Нанотехнологии в нефтепереработке
Лонгрид о нашем проекте
Обоснование проекта
В наше время огромное развитие получает отрасль нанотехнологий в нефтепереработке, но ведь большинство людей абсолютно ничего о ней не знают. Мы решили что это не правильно и создали свой лонгрид, чтобы люди смогли понять, куда движется прогресс.
Важность исследования
Развитие нанотехнологий в России, как и во всем мире, приобретает все большие масштабы. Возникновение нанотехнологий означает новый скачок в философии получения практически важных веществ и устройств, невидимых простым глазом и различимых лишь с использованием современных электронных микроскопов. Во всем мире происходит своеобразная революция, поскольку нанотехнологический подход означает целенаправленное регулирование свойств объектов на молекулярном и надмолекулярном уровне, что невозможно было реализовать еще несколько лет назад.
Например, развитие нефтепереработки зависит от разработки новейших катализаторов, и здесь большую помощь могут оказать достижения в области нанотехнологий. Кроме того, активные разработки, связанные с моделированием, позволяют охарактеризовать взаимодействия между минералами и жидкостями (смачиваемость и др.), что способствует лучшему пониманию механизмов извлечения углеводородов.
Например, развитие нефтепереработки зависит от разработки новейших катализаторов, и здесь большую помощь могут оказать достижения в области нанотехнологий. Кроме того, активные разработки, связанные с моделированием, позволяют охарактеризовать взаимодействия между минералами и жидкостями (смачиваемость и др.), что способствует лучшему пониманию механизмов извлечения углеводородов.
Задачи проекта
Как и любой проект, наш создан с определенными целями
Понять
Мы хотим изучить способы использования нанотехнологий в современной нефтепереработке
Донести до других
Мы создали лонгрид, чтобы каждый смог узнать для себя что-то новое о нефтепереработке и понять ее вместе с нами
Оценить эффективность
Нашим проектом мы хотим сопоставить, насколько эффективно и выгодно использовать наноразмерные частицы в нефтегазовом деле
Нанокатализ
Наночастицы
Большие перспективы катализа наночастицами связаны с двумя обстоятельствами. Во-первых, при уменьшении размера частиц все большая доля атомов оказывается на поверхности, и все меньшая – в объеме, поэтому катализатор, состоящий из наночастиц, обладает большой удельной поверхностью и может быть очень активным
Сами по себе нанокластеры – еще не катализаторы. Для производства катализаторов наночастицы металлов готовят либо в виде коллоидных растворов, либо наносят на твердый носитель. В последнем случае кластеры металлов получают в газовой фазе, разделяют их по размерам (числу атомов) и затем осаждают на подложке – тонкой пленке оксида металл. Толщина пленки составляет несколько нанометров, или около десятка молекулярных слоев
Сами по себе нанокластеры – еще не катализаторы. Для производства катализаторов наночастицы металлов готовят либо в виде коллоидных растворов, либо наносят на твердый носитель. В последнем случае кластеры металлов получают в газовой фазе, разделяют их по размерам (числу атомов) и затем осаждают на подложке – тонкой пленке оксида металл. Толщина пленки составляет несколько нанометров, или около десятка молекулярных слоев
Исследования в области нанокатализа уже привели к созданию ряда новых технологий. Одно из наиболее перспективных приложений нанокатализа – получение углеводородного топлива из каменного угля. При нагревании угля в присутствии катализаторов происходит удаление примесей, содержащих серу и азот. Образующийся чистый углерод гидрируют с образованием жидких углеводородов, которые используют как дизельное топливо. Именно такую технологию планируют реализовать в Китае, обладающем большими природными запасами угля.
Работы по созданию и применению нанокатализаторов находятся в стадии очень активных исследований и часть из них уже дошла до уровня технологий.
Наиболее глубоко тяжёлые углеводородные остатки могут быть переработаны с использованием гидрогенизационных технологий, особенностью которых является применение катализаторов с нанесёнными на носитель каталитически активными элементами. Однако структура этих катализаторов накладывает ограничения на качество перерабатываемого сырья по содержанию тяжёлых металлов. Нанесённые на различные пористые носители, активные каталитические центры располагаются на поверхности и в порах носителей. В условиях процесса термокаталитического разложения тяжёлых углеводородных остатков поверхность и поры носителя покрываются компонентами сырья и образующимися продуктами уплотнения, что сопровождается блокированием активных каталитических центров и быстрой дезактивацией катализатора.
Наилучшим способом устранения проблемы преждевременной дезактивации является использование наноразмерных частиц катализаторов очистки сырья и специальная технология их формирования в зоне реакции.
В ходе исследований было установлено, этот метод позволяет существенно снизить давление в процессах гидропереработки тяжёлых углеводородных остатков и уменьшить скорость реакций поликонденсации и полимеризации в зоне реакции. Одновременно с этим улучшается активация водорода и упрощается его подвод к макромолекулам сырья.
Реализация процесса наногетерогенного катализа позволяет осуществлять эффективную очистку тяжёлых углеводородных остатков практически любой сложности с одновременным выделением из их состава ценных металлов.
Наилучшим способом устранения проблемы преждевременной дезактивации является использование наноразмерных частиц катализаторов очистки сырья и специальная технология их формирования в зоне реакции.
В ходе исследований было установлено, этот метод позволяет существенно снизить давление в процессах гидропереработки тяжёлых углеводородных остатков и уменьшить скорость реакций поликонденсации и полимеризации в зоне реакции. Одновременно с этим улучшается активация водорода и упрощается его подвод к макромолекулам сырья.
Реализация процесса наногетерогенного катализа позволяет осуществлять эффективную очистку тяжёлых углеводородных остатков практически любой сложности с одновременным выделением из их состава ценных металлов.
Нанороботы
При рассмотрении различных методов с использованием нанотехнологий, перспективным представляется использование нанороботов для анализа процессов бурения скважин в реальном времени. Эти крошечные роботы смогут предоставлять операторам полезную информацию для лучшего проведения операций нефтедобычи.
В центре перспективных исследований EXPEC были реализованы некоторые работы по использованию нанороботов в нефтяных и газовых резервуарах для отслеживания состояния сырья. Основная трудность заключается в адаптации физических и химических свойств роботов для того, чтобы пройти через крошечные поры, а затем восстановить их, но некоторые эксперименты давали хорошие результаты. Также ученые сталкивались с проблемой отслеживания нанороботов в объеме, но путем добавления некоторых датчиков внутри роботов, данная проблемы была решена
В центре перспективных исследований EXPEC были реализованы некоторые работы по использованию нанороботов в нефтяных и газовых резервуарах для отслеживания состояния сырья. Основная трудность заключается в адаптации физических и химических свойств роботов для того, чтобы пройти через крошечные поры, а затем восстановить их, но некоторые эксперименты давали хорошие результаты. Также ученые сталкивались с проблемой отслеживания нанороботов в объеме, но путем добавления некоторых датчиков внутри роботов, данная проблемы была решена
Повышение надежности оборудования
В нефтепереработке актуален вопрос использования материалов, способных противостоять сильному воздействию агрессивных сред. Использование кислого агрессивного сырья подчеркивает эту проблему, сокращая срок службы оборудования, особенно для трубопроводов и теплообменников. Необходимость решения этих проблем привела к исследованиям в области нанотехнологий, с целью разработки наноструктурированных покрытий, способных повысить коррозионную стойкость. Поэтому активно ведется разработка материалов, способных уменьшить коррозионные повреждения и время простоя из-за технического обслуживания.
Токсичность хрома отрицательно влияет на работников, поэтому было предложено его заменить. В связи с этим Integran предлагает нанокристаллический кобальт с гальваническим покрытием, называемый Nanovate CoP, который представляет собой инновационное и экономически эффективная замена технологии применения хрома.
Токсичность хрома отрицательно влияет на работников, поэтому было предложено его заменить. В связи с этим Integran предлагает нанокристаллический кобальт с гальваническим покрытием, называемый Nanovate CoP, который представляет собой инновационное и экономически эффективная замена технологии применения хрома.
Wikipedia
Кре́кинг (англ. cracking, расщепление) — высокотемпературная переработка нефти и её фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — моторного топлива, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности.
Каталитический крекинг является основным и наиболее освоенным в России процессом глубокой переработки нефти. Основными базовыми компонентами высокооктановых товарных автомобильных бензинов являются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга. Современный каталитический крекинг основан на применении алюмосиликатных катализаторов. Нанотехнологии – основные приемы совершенствования катализаторов крекинга тяжелого нефтяного сырья для переработки в светлые нефтепродукты. Типичный современный катализатор крекинга сложнейший наноструктурированный композит.
Вывод
Наше исследование позволило нам понять что:
Нанокатализ это эффективно
Нанокатализаторы обладают большей селективностью, экономичнее расходуют ресурс и позволяют полностью контролировать процессы нефтепереработки
Наноразмерные частицы сохраняют оборудование и здоровье
Использование наночастиц позволяет оградить оборудование от коррозии без риска отравления человека тяжелыми металлами
Нанороботы это удобно
Использование нанороботов позволит контролировать процессы бурения, хранения и добычи нефти.
Напишите мне, если у вас возникли вопросы и я с радостью на них отвечу
E-mail: Jmace781@gmail.com
