Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Повышение ресурсоэффективности производства товарных бензинов с использованием программного комплекса «Compounding»
НТТМ-2017-1288 | Категория II

Автор:

Свиридова Елизавета Витальевна

Научный руководитель:
Киргина Мария Владимировна
Организация:
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Томская область, Томск
Цель работы
Повышение ресурсоэффективности производства бензинов, путем увеличения объемов выпуска высокооктановых марок топлива, соответствующих всем требованиям экологических и технических стандартов, с использованием программного комплекса «Compounding»
Обзор предметной области
Наиболее значительную часть продукции, производимой из нефти, составляют автомобильные топлива, прежде всего, бензин и дизельное топливо.
Поскольку на современных НПЗ большая часть сырой нефти перерабатывается в автомобильные топлива, в большей степени в бензин, то смешение бензинов – важная для нефтеперерабатывающей промышленности технологическая операция, заключающаяся в смешении нескольких компонентов, вырабатываемых на предприятии, в определенном соотношении (рецептура) так, чтобы итоговая смесь соответствовала предъявляемым требованиям к качеству.
Многоступенчатый процесс производства товарных бензинов является одним из наиболее сложных с точки зрения оптимизации промышленных процессов – в процесс вовлечено большое количество индивидуальных компонентов в условиях постоянного изменения углеводородного состава сырья, что препятствует выработке единых, универсальных рецептур для производства той или иной марки бензина. Кроме того детонационные свойства смесевых бензинов не подчиняются закону аддитивности, что составляет существенную трудность при планировании данного процесса.
Наиболее удобным и эффективным инструментом для оптимизации и прогнозирования смешения сложных по составу углеводородных смесей при производстве бензинов является применение комплексной моделирующей системы на физико-химической основе, позволяющей разрабатывать оптимальные рецептуры смешения бензинов с учетом состава вовлекаемого сырья.
Планирование и управление такой многоступенчатой и комплексной технологией представляется невозможным без применения компьютерных моделирующих систем. На рынке программного обеспечения для сопровождения производства топлив превалирует разработки американских компаний Aspen Technology, Inc.и Honeywell International, Inc. Несмотря на широкий ряд производственных задач, которые позволяет решать данное программное обеспечение, существует и ряд принципиальных недостатков: при осуществлении расчетов используются статистические зависимости, не учитывающие изменение углеводородного состава, вовлекаемого на смешение, и неаддитивность эксплуатационных свойств, что приводит к существенным ошибкам при планировании и требует вложения дополнительных средств при производстве. Отечественных же аналогов зарубежных программ практически не существует. Разработанный программный комплекс является универсальным вариантом для импортозамещения зарубежных аналогов.
Описание результатов проекта
В ходе работы был разработан программный комплекс для повышения эффективности и сопровождения производства товарных бензинов, состоящий из трех взаимосвязанных блоков.
Разработанный программный комплекс позволяет, во-первых, осуществлять расчет широкого спектра детонационных и физико-химических характеристик бензинов и бензиновых компонентов, в том числе: октановых чисел, давления насыщенных паров, плотности и вязкости смесей, а также точного углеводородного состава потоков исходя из данных хроматографического анализа.
Во-вторых, разработанный алгоритм позволяет разрабатывать рецептуры смешения бензинов, основываясь на формализованном углеводородном составе вовлекаемых потоков и точном расчете детонационных характеристик бензина. Смешение потоков осуществляется постадийно, с проверкой всех необходимых показателей на каждом шагу. Очередность использования потоков выбрана таким образом, чтобы обеспечить наибольшую ресурсоэффективность производства. Так вначале используются наименее качественные (и, соответственно, наименее дорогие) компоненты, а затем, когда данные потоки израсходованы, или использованы максимально, вовлекаются более дорогие компоненты.
В-третьих, с использованием программного комплекса можно совершать оперативную корректировку рецептур смешения бензинов, а также рассчитывать прирост октанового числа при использовании присадок и добавок.
Описание применимости
Созданный программный продукт может использоваться для управления, автоматизации и сопровождения производства автомобильных бензинов на нефтеперерабатывающих заводах страны.
Применение программного продукта позволяет, во-первых, наиболее точным методом рассчитывать основные свойства бензина (с наименьшими погрешностями), во-вторых, позволяет осуществлять экономию дорогостоящих компонентов в процессе корректировки рецептур смешения бензинов, вовлекая их неизрасходованные запасы в производство более качественного топлива, уменьшать нежелательный запас по качеству товарных продуктов, и вместе с тем избежать производства некондиционных партий бензина. В-третьих, программный продукт позволяет учитывать постоянно меняющийся состав сырья при разработке рецептур смешения бензинов. В-четвертых, полученные результаты отображают концепцию ресурсоэффективного производства бензинов, повышают экономическую эффективность стадии смешения, используя при этом только внутренние сырьевые ресурсы предприятия, и не требуя дополнительных вложений и затрат на оборудование что приносит положительный экономический эффект для предприятия.
В рамках работы с использованием программного продукта было проведено исследования влияния состава сырья на рецептуру смешения и свойства получаемого бензина. Было установлено, что для выпуска продукции, соответствующей всем требованиям современных стандартов и ресурсоэффективного ведения производства необходимым является учитывать состав вовлекаемого в смешение сырья и своевременно осуществлять корректировку рецептур. При этом применение программного комплекса позволит оптимальным образом выбрать рецептуры смешения бензина: в случае с низкооктановым сырьем корректировка позволит избежать производства некондиционных партий бензина, в случае с высокооктановым сырьем корректировка позволяет уменьшить перерасход высококачественного и дорогостоящего сырья. Была осуществлена корректировка рецептур смешения бензина, отражающая концепцию ресурсоэффективного производства.
В результате корректировки объем выпуска высокооктановых марок бензина – Премиум-95 и Супер-98 был увеличен на 8% (32 000 тонн). Получаемые бензины соответствуют всем требованиям Технического регламента Таможенного союза и ГОСТ Р 51866-2002.
Дальнейшее развитие проекта
Для того чтобы вести производство бензинов наиболее ресурсоэффективным путем, необходимо осуществлять корректировку рецептур смешения в режиме реального времени. Это позволит своевременно отреагировать на изменение состава сырья, а также изменение объема выпуска определенной марки бензина. Создание системы автоматической корректировки рецептур в режиме реального времени позволит избежать выпуска некондиционных партий бензина, а следовательно избежать незапланированных затрат на производство бензина. Верификация моделей, положенных в основу программного комплекса с использованием данных с различных нефтеперерабатывающих предприятий страны позволит сделать расчеты более точными.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru