Раскрутить и обессерить
Российские ученые разработали новый способ очистки нефти и нефтепродуктов от серы за счет воздействия на них вращающихся электромагнитных полей высокой мощности
Технология десульфуризации нефти и опытная установка, позволяющая в реальности увидеть ее возможности, создана учеными Московского политехнического университета совместно с компанией «Максинвест» (резидент «Сколково»). Для нефтедобывающей отрасли страны снижение содержания серы в нефти актуально, поскольку она приводит к коррозии и ускоренному разрушению труб в нефтепроводах. В свою очередь, низкое содержание серы в нефтепродуктах — залог их высокого качества и экологичности. Ученые предлагают метод, который в разы дешевле всех существующих. По их словам, желающих использовать технологию много, но денег на производство опытно-промышленной установки, способной продемонстрировать преимущества нового способа, пока нет.
Все дело в магнетизме
Суть предлагаемого метода сероочистки — воздействовать на нефть и нефтепродукты вращающимися электромагнитными полями высокой мощности. Как уточняют сами разработчики, это происходит в электромагнитном активаторе процессов — Electromagnetic Process Activator. Поток нефти без какой-либо обработки подается в активатор, и там она очищается от серы.
Научный руководитель проекта заведующий кафедрой математики Московского политеха профессор Степан Андреев сравнивает активатор с электродвигателем: «В обычном электродвигателе ротор приводится в движение под действием переменных электромагнитных полей, подающихся с неподвижного статора. У нас вместо ротора отдельные наноразмерные ферромагнитные элементы, которые вращаются внутри объема подаваемой в установку нефти».
Эти ферромагнитные элементы вращаются в потоке нефти со скоростью 3000 оборотов в минуту, механически перемешивая нефть и активируя различные физико-химические процессы (кавитацию, магнитострикцию, образование низкотемпературной плазмы), совокупность которых приводит к образованию наночастиц оксида железа (они могут вноситься в установку и дополнительно), обладающих очень высокой адсорбционной способностью и каталитическими свойствами в отношении серы.
Как отмечает Степан Андреев, существуют научные работы, где по результатам исследований, проведенных другими научными организациями, сделан вывод, что переменное магнитное поле воздействует на нефть само по себе, приводя к различным положительным эффектам, в частности к увеличению доли легких фракций. Это происходит потому, что в самой нефти присутствуют магнитоактивные молекулы. Добавление же ферромагнитных частиц усиливает этот эффект многократно.
На выходе из электромагнитного активатора процессов получится нефть с уменьшенным содержанием серы, сдобренная наночастицами оксида железа с осажденной на них серой. Чтобы их удалить, применяют метод магнитной сепарации: поток нефти пропускается через узел с постоянным магнитным полем, где нанопорошок оседает, а нефть течет дальше, освобожденная от серы и магнетитов.
По словам Степана Андреева, комплексное воздействие не только приводит к уменьшению серосодержания, но и улучшает свойства нефти. В частности, снижается ее вязкость, увеличивается количество легких фракций. При этом все процессы происходят при температуре не выше 100 °С.
Сейчас уже есть и запатентованная технология, и опытная установка, которая прошла необходимую сертификацию и находится в высокой степени готовности к промышленному производству.
Для обессеривания нефти и нефтепродуктов сегодня используют довольно сложные технологические процессы: демеркаптанизацию, биодесульфуризацию, гидроочистку, экстракционные и адсорбционные методы, окислительное обессеривание и т. д. Но ни в одном из них, как отмечает Андреев, не применяется в процессе очистки вихревое электромагнитное поле. А именно это — главное преимущество предлагаемого им метода. Несмотря на то что конкретные расчеты экономической эффективности не проводили, сам Андреев уверен, что его метод «невообразимо» дешевле всех существующих, которые требуют как минимум использования дорогостоящих химикатов или проведения очистки при высоких температурах.
«Для обработки тонны нефти нашим способом нужно столько же энергии, сколько требуется для того, чтобы вскипятить чайник», — утверждает Степен Андреев.
Устройство, которое пока не слишком успешно пытаются внедрить в практику ученые, по их словам, универсально, если говорить о способах его установки и использования. Она может применяться как для очистки нефти, поступающей из скважины непосредственно на месторождении, так и на входе в магистральные трубопроводы или на нефтеперерабатывающий завод.
«Проточный вариант установки уже реализован на нашей лабораторной площадке в Туле», — отмечает Андреев.
Предлагаемый метод можно использовать для очистки нефтепродуктов. «Именно с решения этой задачи мы и начинали свою работу, — говорит он. — Понятно, что снижение серосодержания в дизельном топливе или топочном мазуте, помимо того что улучшает экологию, повышает эффективность топлива».
Вопрос цены и интереса
Сейчас ведутся переговоры о создании предсерийной промышленной установки. По словам разработчиков, весь комплекс работ оценивается примерно в 50–70 млн рублей в зависимости от производительности (до 100 тыс. тонн в год). При серийном производстве стоимость установки уменьшится.
«Если говорить об интересе, то у нас буквально очередь стоит, — уверяет Андреев. — Многие готовы чуть ли не со своими канистрами идти, чтобы посмотреть, насколько эффективна эта технология». Проблема в том, что все разговоры заканчиваются одним: разработчикам предлагают за их же деньги сделать промышленный образец, чтобы потом оценить эффективность. «А когда мы предлагаем хотя бы разделить расходы, начинают думать, — сетует Степан Андреев. — И в этом состоянии находятся уже несколько перспективных партнеров».
Как отметил один из отраслевых специалистов, способ прошел апробацию на образцах нефти с трех нефтеперерабатывающих предприятий — Марийского НПЗ, «ЛУКойл-Нижегороднефтеоргсинтеза», «Славнефти-ЯНОС» — и показал высокую эффективность. «Впрочем, вопросы об инвестициях в этот проект все еще решаются», — отметил он.
Как пояснил сам Андреев, на установке в присутствии потенциального заказчика проводили испытания привезенных образцов. К сожалению, пока только на лабораторном уровне. По его словам, показатель очистки зависит от марки сырья, которое поступает на обработку, а также от месторождения. Лучший результат — очистка нефти с содержанием серы 4,1 % до отметки 0,5%. «Чтобы подтвердить результаты непосредственно на производстве, опять-таки требуются средства для изготовления промышленной установки», — говорит он.
С ним согласен и доцент программы «Международная экономическая безопасность» Института мировой экономики и бизнеса РУДН Хаджимурад Белхароев: «Любое открытие, когда оно изложено на бумаге, выглядит замечательно, но теория и практика — это разные вещи, — отмечает он. — При проведении испытательных работ приглашают представителей нефтегазовой отрасли, и заинтересованные структуры органов государственной власти, в данном случае Росприроднадзор и Ростехнадзор, делают все необходимые замеры, в том числе по выбросам в окружающую среду». Кроме того, по его словам, нельзя забывать, что внедрение требует проведения специальной государственной экспертизы и сертификации. «Если установка покажет свою экономическую эффективность, а разработчики — ее безопасность, думаю, компании заинтересуются», — считает он.
Отраслевые специалисты неоднозначно оценили предлагаемую технологию. «Рассматриваемый способ — одно из решений, имеющее оригинальное оформление, оно позволяет обеспечить достаточно эффективное взаимодействие удалителя (в данном случае наноразмерного магнетита Fe3O4) и серосодержащих соединений, — пояснили научные эксперты одной из нефтегазовых компаний. — Предлагаемый способ достаточно перспективен, высокопроизводителен, в нем решена проблема выделения наночастиц магнетита из обрабатываемого продукта».
С другой стороны, специалисты по нефтепереработке посетовали на то, что пока трудно делать выводы: отсутствует вся необходимая информация.
«Отношение технологов скорее скептическое: аналогичные идеи уже неоднократно выдвигались, но за рамками лабораторий, на этапе опытной эксплуатации, не подтверждались, — отметили они в ответ на запрос “Эксперта”. — Заявленные показатели снижения содержания серы для нефти с четырех до полутора процентов вряд ли обеспечат содержание серы в топливах, требуемое для соответствия классу “Евро-5”. Для топочного мазута снижение с 2,6 до 1,4 процента тоже с высокой долей вероятности не принесет значительного эффекта».
Кроме того, по их мнению, сейчас пока трудно оценить капитальные затраты. «В частности, нужно подсчитать количество электроэнергии, необходимое для использования технологии в промышленных масштабах, что может потребовать строительства новых подстанций и кабельных трасс, — поясняют специалисты. — Плюс узел вовлечения и сепарации нанопорошка магнетита. Неясно, сколько вообще он стоит, каков его расход и так далее».
Скептически настроен и президент Союза нефтегазопромышленников России Генадий Шмаль. «Подобных способов предлагалось довольно много, — отметил он. — Но пока ни один из них не доказал свою экономическую эффективность». К тому же, по его словам, российская нефть в данный момент по составу неоднородна и, если говорить об экспортных марках, сегодня содержание серы в ней и так не более 1,8%. Правда, такое содержание, например для марки Urals, достигается за счет смешения нефти с высоким содержанием серы и нефти с низким содержанием. Этого можно было бы избежать, очищая высокосернистую нефть перед ее отправкой в систему «Транснефти». При условии, что разработка ученых будет доведена до промышленного применения и докажет свою эффективность и экономичность.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl