16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/41/2788.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 1 (41) январь 2004 года

Высокие технологии XXI века

Мы начинаем серию публикаций, приуроченную к пятому международному форуму "ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ XXI ВЕКА", который пройдет с 19 по 23 апреля 2004 года в Москве. Мероприятие, проводимое под патронажем крупнейших российских министерств и ведомств, соберет ученых, изобретателей и специалистов со всей страны. Биотехнологии, нанотехнологии, машиностроение, сверхсовременные материалы, лазерные технологии, глобальные экологические и энергетические проблемы, уникальные медицинские аппараты - вот далеко не полный перечень его тематики. Предлагаем вам ознакомиться с некоторыми разработками, представленными на форуме в прошлом году. И начнем мы, конечно, с рассказа о новшествах, предназначенных для использования в ТЭК.

Повышение оперативности контроля качества нефтепродуктов

В условиях нестабильности качества нефтепродуктов на потребительском рынке особенно актуальным становится оперативный контроль их качества при приеме от поставщиков на нефтебазах и на местах потребления (АЗС). Это объясняется тем, что стандартные методы испытания трудоемки и продолжительны. На получение полной информации о качестве нефтепродукта требуется от 5 до 12 часов в условиях стационарной лаборатории.

Решить вопрос сокращения времени определения, используя стандартные методы испытаний, не представляется возможным, т.к. нельзя изменить условия проведения испытаний, положенных в основу метода. Автоматизация процессов испытания дает возможность увеличить только количество одновременно анализируемых проб.

Реально ускорить информацию о качестве нефтепродукта можно за счет изменения принципов измерения (оценки) контролируемого показателя и за счёт созданных на этих принципах новых ускоренных экспресс-методов контроля.

Естественно, такие методы не могут подменять стандартные методы (используемые в ГОСТ (ТУ) на нефтепродукты), но они могут давать информацию о том, что контролируемый продукт соответствует требованиям нормативного документа или имеет отклонения от этих требований и его необходимо испытать в лабораторных условиях. Для экспрессного контроля достаточно 5-15 минут, что в 30 и более раз сокращает время на принятие решения.

Очевидно, что экспресс-методы целесообразно разрабатывать на наиболее важные (информативные) показатели качества с тем, чтобы с их помощью в короткий срок можно было оценить возможность применения нефтепродукта в технике.

Учитывая это, 25-й ГосНИИ Минобороны России обосновал перечень показателей качества, для оценки которых целесообразно разработать экспресс-методы, разработал требования, которым должны отвечать экспресс-методы. Он принял участие в разработке и испытании приборов экспрессного контроля и экспресс-методов для определения октанового числа, наличия ТЭС в бензинах, оценки низкотемпературных свойств ДТ и т.п.

Так был разработан, прошёл испытания и рекомендован к использованию "Анализатор низкотемпературных свойств топлив". Анализатор топлив предназначен для измерения показателей температуры помутнения, кристаллизации и застывания нефтепродуктов.

Прибор выполнен в виде двух блоков - блока термоэлектрического холодильника и контроллера блока измерения и обработки данных.

Блок термоэлектрического холодильника обеспечивает охлаждение пробы, находящейся в кювете, измерение температуры пробы и её оптического пропускания.

Блок измерения и обработки данных принимает информацию, поступающую с датчиков состояния пробы, обрабатывает ее по разработанному алгоритму и полученные значения температур помутнения, застывания и кристаллизации выводит на органы индикации.

Конструктивное исполнение анализатора позволяет использовать его как в составе стационарной, так и подвижной лаборатории. Не менее важную роль играет и экспресс-метод определения октанового числа автомобильных бензинов.

В основу разработки прибора положен принцип оценки октановых чисел бензинов по их диэлектрической проницаемости.

Сущность метода определения октанового числа заключается в измерении рабочей частоты тока генератора, проходящей через цилиндрический конденсатор, заполненный анализируемым бензином, и определении октанового числа по определенным экспериментальным зависимостям Зильберштейна.

Расхождения между результатами, полученными с использованием стандартных методов и на приборе "Октанометр", не превышают величин, установленных по ГОСТ 511 и ГОСТ 8226, в то же время определения октановых чисел сокращаются в 30 раз.

Для получения информации о соответствии нефтепродукта требованиям нормативных документов (определение марки и соответствие требованиям ГОСТ (ТУ)) 25-м ГосНИИ МО разработана автоматизированная система идентификации и контроля качества горючего (АСИ ККГ).

В основе принципа действия АСИ ККГ лежит метод спектроскопии с применением преобразования Фурье.

Идентификация и контроль качества осуществляются с использованием данных спектрального анализа, на основе которых определяется зависимость между набором характеристических полос поглощения, образцов горючего и их физико-химическими свойствами.

Контрольная база данных системы содержит сведения об образцах горючих и их классификации, а также данные, необходимые для быстрой идентификации и установления соответствия требованиям нормативных документов (вид горючего, группа горючего данного вида, марка горючего для данной группы, ГОСТ (ТУ), отправитель образца данной марки).

Идентификация основана на оценке степени близости спектральных характеристик образца к средним значениям на соответствующих характеристичных полосах поглощения. Для данного варианта на данном уровне определяется показатель степени близости, а затем выбирается тот вариант, у которого значения показателя наименьшие.

Образец считается кондиционным, если расчетные значения всех показателей качества (исключая те, для расчета которых нет данных) удовлетворяют требованиям нормативного документа.



Синтез нитридов урана из обедненного компактного металлического урана

Перспективы развития атомной энергетики в масштабе планеты до 2050 г. определили в качестве приоритетного направления внедрение на АЭС новейших разработок реакторостроения и компонентов ядерного оружия - таких, как высокообогащенный уран и плутоний.

Большая атомная энергетика немыслима без использования реакторов-бридеров на быстрых нейтронах, работающих в замкнутом топливном цикле.

В новом поколении реакторов на быстрых нейтронах было предложено использовать не только оксиды плутония и урана (мокс-топливо), но и нитридное топливо (UN-PuN). Смешанное уран-плутониевое нитридное топливо, по мнению специалистов ГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии", является наиболее перспективным для быстрых реакторов.

В основу процесса синтеза порошков нитридов урана из слитков металла были положены следующие операции:
* перевод металла в порошок через ряд циклов гидрирования и дегидрирования;
* азотирование порошка урана и оставшегося гидрида газообразным азотом до получения UNx.

Полученные порошки нитрида урана (UNx ) содержат от 6,2 до 8,3 мас.% азота.

Площадь удельной поверхности находится в пределах 0,40-0,67 м2/г, а насыпная плотность образцов - в пределах 2,5- 3,9 г/см3.

На основании полученных результатов сотрудниками НИИ была разработана опытно-промышленная установка с производительностью 20 кг UNx в сутки для одного реактора.



Производство моторных топлив из бурых углей методом гидрогенизации с применением ядерных технологий

Постоянный рост потребности в жидком моторном топливе обусловлен главным образом развитием различных видов транспорта, для которых оно является технологически необходимым, и в ближайшем будущем для него, по всей видимости, не будет альтернативы. Вместе с тем дальнейшее увеличение объемов производства всех видов моторного топлива в значительной мере сдерживается относительной ограниченностью запасов традиционного сырья - нефти. В этой связи практическое значение приобретает проблема увеличения ресурсов жидкого топлива. Их можно увеличить на основе привлечения в переработку нетрадиционных источников сырья.

В условиях России наиболее перспективным сырьём для производства синтетического жидкого топлива (СЖТ) признается такой широко распространённый вид твёрдых горючих ископаемых, как уголь. В качестве первоочередной сырьевой базы рассматриваются бурые угли Канско-Ачинского бассейна, наиболее полно отвечающие требованиям отечественной технологии переработки их в СЖТ. Большие запасы (600 млрд.тонн) и относительно низкие затраты на их добычу обусловливают возможность организации крупномасштабного производства синтетического жидкого топлива с более благоприятными экономическими показателями по сравнению с углями других бассейнов.

Одной из важнейших проблем, возникающих при массовом производстве СЖТ, является задача обеспечения необходимой защиты окружающей среды от загрязняющих веществ, так как углеперерабатывающее производство относится к потенциально опасным источникам ряда вредных выбросов и отходов (твёрдых и газообразных).

Следует отметить, что сжигание одной тонны угля на ТЭС даёт четыре тонны вредных отходов. Выбросы ТЭС содержат газы и пары CO2, SO2, NOx, CO, углеводороды различного состава, в том числе наиболее ядовитые ароматические полициклические производные и мелкодисперсные твёрдые аэрозоли, включающие практически все элементы таблицы Менделеева, в том числе и естественные радиоактивные изотопы.

В настоящее время разрабатывается проект комбината по производству СЖТ производительностью 500 000 тонн моторных топлив в год, для энергообеспечения которого требуется реактор с жидкометаллическим теплоносителем тепловой мощностью ~500 МВт. Такой реактор может быть создан на базе 50-летнего опыта научных и экспериментальных исследований по проблеме быстрых реакторов, воплощающих современную концепцию реакторов нового поколения с внутренне присущими свойствами безопасности.

В основе этих свойств лежит:
* саморегулирование мощности реактора за счёт устойчивых отрицательных обратных связей между физическими процессами и параметрами активной зоны;
* малые величины запасов реактивности в активной зоне, отсутствие эффектов "отравления", характерных для реакторов других типов;
* высокая стабильность нейтронных полей в активной зоне, невозможность образования локальных критмасс;
* низкое давление теплоносителя в реакторе;
* отличные теплофизические свойства жидкометаллического теплоносителя (высокая теплопроводность, большой запас до температуры кипения при атмосферном давлении, высокая теплоаккумулирующая способность);
* отсутствие проблем коррозии конструкционных материалов;
* способность теплоносителя связывать радионуклиды йода.

Радикальные преимущества использования ядерных реакторов для энергообеспечения производства СЖТ заключается в следующем:
а) сравнительный анализ общего ущерба здоровью населения от работы предприятий ядерного и угольного топливных циклов в расчёте на одинаковую энерговыработку в год даёт преимущество ядерному циклу, по меньшей мере, в 100 раз;
б) вдвое сокращаются затраты на угледобычу и площади отчуждаемых земель;
в) сокращаются затраты на ступенях гидрокрекинга средних и тяжёлых фракций, реформинга и сероочистки бензина, уменьшается металлоёмкость технологического оборудования за счёт интенсификации процесса ожижения гамма-излучением.

В России разработана экономически эффективная универсальная технология переработки угля методом гидрогенизации под невысоким давлением 6-10 МПа, вместо 20-30 МПа в зарубежных процессах, позволяющая рентабельно производить из бурых и низкосортных углей высококачественные бензин, дизельное топливо, фенолы, бензол и другие ценные продукты углехимии. Технология апробирована на Опытном заводе СТ-5 (г. Венев Тульской обл.).



Технология комплексного применения средств очистки от механических загрязнений и свободной воды в системе нефтепродуктообеспечения

Применение средств очистки от механических загрязнений и свободной воды в системе нефтепродуктообеспечения объективно обеспечивает комплексное решение ряда проблемных задач, стоящих перед лицами, ответственными за правильную эксплуатацию средств нефтепродуктообеспечения (представителями надзорных государственных органов, владельцами объектов нефтепродуктообеспечения и др.), основной из которых является поддержание на требуемом уровне чистоты нефтепродуктов.

Снижение качества нефтепродуктов при их загрязнении механическими примесями и водой возможно на всем пути их "движения" от нефтеперерабатывающего предприятия до бака автомобиля. Поэтому в зарубежной и отечественной практике в последние годы широко применяется комплексная система мер (с применением специальных устройств) по предотвращению загрязнения топлива и по его очистке от загрязнений в оборудовании нефтеперерабатывающих заводов, перевалочных нефтебаз, АЗС и в топливных системах автомобилей. В настоящее время на один уровень с выше перечисленными проблемами вышли экологические аспекты деятельности по нефтепродуктообеспечению, такие, например, как загрязнение окружающей среды.

Исследования по оценке влияния механических примесей на надежность работы двигателей проведены ЗАО "НАМИ-Хим" (с участием 25-го ГосНИИ МО РФ). В ходе исследований проведена оценка влияния механических примесей в бензине и дизельном топливе на надежность работы автомобильных двигателей.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольшую опасность представляют механические загрязнения в топливе для дизельных двигателей автомобилей. Наличие механических частиц приводит к изнашиванию элементов насосов и топливной автоматики. Особенно опасно воздействие механических частиц на плунжерные пары, величина зазоров в которых составляет не более 7 мкм.

Загрязняющие примеси в бензине при попадании в карбюратор вызывают засорение его каналов, изнашивание жиклеров. Это ухудшает работу топливной аппаратуры, в том числе и клапанов поплавкового механизма, экономайзера, клапана подачи топлива и других элементов. Кроме снижения показателей надежности из-за воздействия механических составляющих, увеличивается расход топлива и уровень выброса продуктов сгорания в атмосферу. Последнее существенно ухудшает экологические условия, особенно в городской черте.

Вода в топливе способствует образованию шламов, которые в летний период приводят к "забивке" трубопроводов, фильтров двигателя, затрудняет запуск двигателя, а в зимнее время может привести к образованию кристаллов льда, из-за чего возможно прекращение подачи топлива в двигатель.

Исследованиями подтверждено, что, например, в резервуарах нефтебаз и АЗС (объектов нефтепродуктообеспечения - ОНПО) имеет место наличие в топливе механических частиц размером до 50 мкм, причем преобладают частицы размером 5...25 мкм, т.е. наиболее опасные для деталей топливной автоматики автомобильных двигателей. Наличие этих частиц в топливе может оказать отрицательное влияние на надежность работы двигателей, а также на их мощностные, экономические и экологические показатели.

Результаты исследования легли в основу требований к чистоте бензинов и дизельного топлива в емкостях ОНПО по наличию в них механических частиц определенного размера (15 мкм - для дизельных топлив; 15 мкм - для автомобильных бензинов).

В отечественной практике с вводом в действие ГОСТ 17216 начаты работы по формированию требований к промышленной чистоте нефтепродуктов. В соответствии с действующими стандартами и методическими рекомендациями нормы чистоты должны указываться в технических требованиях к жидкостям при их производстве, транспортировании и хранении, в руководствах по эксплуатации машин и устройств, а также в технологической документации по изготовлению и ремонту систем, агрегатов машин.

Прогнозные оценки решения задач, стоящих перед отраслью в вопросах нефтепродуктообеспечения, показали, что часть из них может быть решена с помощью специального технологического оборудования - средств очистки нефтепродуктов, функции которых конструктивно (введением дополнительных комплектующих) могут быть расширены в направлении обеспечения предотвращения снижения или восстановления качества нефтепродуктов.

На нефтебазах могут применяться: средство очистки топлива от мехпримесей и свободной воды (без средства учета и с ним) на каждой линии слива и налива нефтепродукта из транспорта в резервуары и наоборот; средство сбора и утилизации подтоварной воды и мехпримесей в резервуарах; средство зачистки резервуаров.

На АЗС могут применяться: средство очистки топлива от мехпримесей и свободной воды (со средством учета) на линии слива нефтепродукта из автоцистерн в резервуары; средство очистки топлива от мехпримесей и свободной воды (без средства учета) при зачистке резервуара.

Установка средств очистки в системе обеспечения моторным топливом от нефтебазы до АЗС позволит существенно сократить эксплуатационные затраты, в том числе и за счет увеличения сроков между зачистками внутренних полостей автоцистерн, резервуаров, баков автомобилей.

Сущность комплексного применения средств очистки заключается в предотвращении снижения качества нефтепродуктов механическими примесями и свободной водой на всем пути их "движения" от нефтеперерабатывающего предприятия до бака автомобиля, в том числе в оборудовании нефтеперерабатывающих заводов, перевалочных нефтебаз, АЗС и в топливных емкостях автоцистерн.

В настоящее время разработаны и серийно выпускаются передвижные средства, предназначенные для очистки топлива от механических примесей и свободной (эмульсионной) воды в процессе перекачки его из одной емкости в другую. В зависимости от места установки в технологической линии ОНПО такие средства могут решать задачи предотвращения попадания мехпримесей в резервуары, "обезвоживания" нефтепродукта, восстановления качества нефтепродукта перед заправкой в топливные баки с одновременным его учетом.

Стоимость внедрения таких средств в технологический процесс ОНПО составит, по прогнозам, не более 450 000 руб., с учетом стоимости базового образца в пределах 300 000 руб. и стоимости работ по вводу его в эксплуатацию - 150 000 руб.

Окупаемость прямых затрат на установку оборудования, сопоставимых со стоимостью 45 тонн высококачественного топлива, можно определить из условия выполнения оборудованием основной функции - восстановления качества топлива.

По статистике, до 40% топлива, реализуемого на рынках Московской области, является некондиционным. Разница в стоимости высококачественного и некондиционного топлива составляет 30%. Следовательно, из 1000 тонн условно реализуемого некачественного топлива (например, загрязненного) восстановлением качества не менее 12 % из общего объема можно окупить затраты на внедрение оборудования. При производительности оборудования (средней эксплуатационной с учетом технологии очистки) не менее 20 тонн в сутки срок окупаемости оборудования для потребителя - 6 суток.

Затраты на внедрение средств очистки целесообразно также сопоставить с суммами, которые пользователь сохранит за счет сокращения простоя оборудования ОНПО, т.к. средства очистки позволят увеличить временной промежуток между плановыми зачистками резервуаров, предотвратить выход из строя заправочных колонок (особенно импортного производства), обеспечить требуемое качество выдаваемого топлива, сократить потери от "недовоза" нефтепродукта, повысить конкурентоспособности ОНПО, снизить вероятность предъявления претензий со стороны потребителей нефтепродуктов.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 1 (41) январь 2004 года:

  • "НПФ "Ракурс" поставит автоматику на Зейскую ГЭС

    Менее чем за два месяца для ОАО "Зейская ГЭС" были изготовлены и отгружены 32 комплектных шкафа автоматики (автономные системы управления, предназначенные для объединения в единую информационную сеть) с применением контроллеров фирмы "OMRON" и два автоматизированных рабочих места оператора. 23 сентября 2003 г. ООО "НПФ "Ракурс" выиграло закрытый тендер на поставку комплектных шкафов автоматики с применением контроллеров "OMRON" для ОА...

  • Ядерная и нефтегазовая сферы в России - феномен связи

    Для двух стратегических сфер деятельности - ядерного и нефтегазового комплексов России, - несомненно, независимых и базовых по значению, характерно некое содружество: тяготение разнопрофильных предприятий друг к другу по месту размещения и элементы технологической, организационной и иной связи между отраслями. Остановимся на примерах совмещенных структур и упорядоченных связей. Определение детальных причин и особенностей формирования да...

  • Сверхпроводник Джона Бардина

    Джон БАРДИН 23 мая 1908 г. – 30 января 1991 г. Нобелевская премия по физике, 1956 г. совместно с Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли, Нобелевская премия по физике, 1972 г. совместно с Леоном Купером и Дж. Робертом Шриффером ...

  • Блиц

    Во время шторма в трех милях юго-западнее мыса Таран, у калининградского побережья Балтийского моря, буксируемое судно-земснаряд перевернулось и затонуло на глубине 19 м. Экипажа на борту буксируемого судна не было. Земснаряд - общее название судов технического флота, применяемых для подводной разработки и выемки грунта при дноуглубительных работах, в гидротехническом строительстве. В районе затонувшего судна-земснаряда "Балхаш", н...

  • Норвегия: Норвегия не хочет «душить» мировую экономику

    Министр нефтяной промышленности Норвегии Эйнар Стеенснес заявил в интервью агентству Reuters, что нынешние высокие цены на нефть должны побудить производителей нефти увеличить ее добычу, чтобы не позволить ценам «задушить» экономическое оживление в мире. По словам Стеенснеса, Норвегия добывает нефть на предельной мощности и поэтому не может увеличить ее производство. «Но я надеюсь, что нефтяные державы, у которых имеются резервные мощ...