ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Разработка перспективных многофункциональных анализаторов для оперативного контроля низкотемпературных свойств нефтепродуктов

Рекомендуемая область пременения

Входной контроль качества нефтепродуктов на нефтебазах, автопарках, аэропортах, аналитических и подвижных лабораторий.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта - разработка и реализация автоматизированных анализаторов низкотемпературных свойств нефтепродуктов (авиационных керосинов, дизельных топлив, моторных масел и антифризов) на современных физических принципах, превосходящие по функциональным и технико-экономическим параметрам лучшие зарубежные аналоги.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Существующие анализаторы определяют единичные показатели или ограниченный набор показателей низкотемпературных свойств нефтепродуктов, работают с ограниченным ассортиментом нефтепродуктов. Большинство из них  требуют внешнего криостата и водяного контура охлаждения, имеют значительную массу и потребляемую мощность, низкую оперативность. Эти недостатки связаны, в первую очередь, с несовершенством систем охлаждения пробы, несовершенством используемых датчиков и процедур математической обработки измерительной информации

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Предлагается разрабатывать новые перспективные анализаторы низкотемпературных свойств нефтепродуктов на основе совместной реализации трех основных принципов:

а) использование автономных, экономичных и эффективных систем охлаждения пробы;

в) использование совокупности высокоточных измерительных датчиков, позволяющих работать с пробами малого объема и обеспечивающих непрерывный  оперативный контроль основных физических процессов, происходящих в исследуемой пробе в ходе ее охлаждения по заданному закону;

с)  использование развитых автоматизированных процедур непрерывной многопараметрической обработки измерительной информации в реальном масштабе времени, позволяющих одновременно и достоверно определять все требуемые низкотемпературные свойства исследуемых проб.

Практическая реализация данных принципов основывается на использовании изобретений по патентам УФ ИРЭ РАН:

1) автономная, экономичная и эффективная  система охлаждения и нагрева проб жидкостей с воздушным принудительным охлаждением, использующая две системы элементов Пельтье с независимым и регулируемым питанием и аккумулятор холода, находящийся между  ними. Одна из систем элементов Пельтье находится в тепловом контакте с кюветой для исследуемой пробы и служит для ее охлаждения или нагрева с заданной скоростью.

В свою очередь она имеет тепловой контакт с аккумулятором холода, который на период измерения низкотемпературных свойств исследуемых жидкостей имеет достаточно низкую температуру, обеспечивающую требуемый тепловой режим элементов Пельтье в условиях максимального охлаждения пробы. Низкая начальная температура аккумулятора холода обеспечивается второй системой элементов Пельтье в промежуток времени между периодами охлаждения пробы.

Эксперименты показали, что в такой системе охлаждения при использовании стандартных, выпускаемых промышленностью элементов Пельтье возможно охлаждение пробы этанола объемом 0,2 мл от +30 до -80С⁰ за период не более 10 минут при потребляемой мощности не более 100 Ватт. Это на сегодняшний день рекордный показатель для систем охлаждения на элементах Пельтье.

(Патент РФ № 2183323 от 10 июня 2002 г.).

2) Измерительная система, включающая низкочастотный термовибровискозиметр с миниатюрным сферическим зондом; встроенный в кювету волокно-оптический датчик оптического пропускания жидкости в ближней инфракрасной области, термоэлектрические датчики температур зонда и дна кюветы, датчик теплового потока, проходящего через кювету от системы охлаждения. Данная система позволяет надежно работать с пробами жидкости малого объема порядка 0,2 мл, быстро менять температуру пробы. Эксперименты показали, что разработанные датчики, входящие в состав измерительной системы,  обеспечивают необходимую точность, непрерывность и оперативность измерений, не приводят к неконтролируемой деструкции исследуемой жидкости.

(Патент РФ № 2263305 от 19 июля 2004 г.).

3) Учитывающие специфику физических процессов, происходящих в исследуемой жидкости процедуры и алгоритмы многопараметрической обработки измерительной информации, позволяющие одновременно и достоверно определять такие температурнозависимые свойства жидкостей в низкотемпературной области как: температура помутнения, температура кристаллизации, температура застывания, динамическая вязкость, плотность, температуропроводность, теплопроводность, теплоемкость, энергия межмолекулярного взаимодействия. Известные и используемые в современных анализаторах процедуры не обладают такими возможностями.

(Патенты №№  РФ 2263305 от 19 июля 2004 г.,  2289125 от 20 июля 2005г.).

В УФ ИРЭ РАН имеется ряд технологических конструкционных и схемотехнических "ноу-хау", используемых при инженерной реализации анализаторов.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Отечественные анализаторы низкотемпературных свойств типа ЛАЗ-93, Кристалл и другие не удовлетворяют современным требованиям к анализу нефтепродуктов и пользуются небольшим спросом. Современные зарубежные анализаторы типа  FCA-70, CPP 97-2, CFPP-116, MINICOOLPSA-70X  имеют ряд вышеупомянутых эксплуатационных недостатков (необходимость внешнего криостата, потребляемая мощность, вес) и поставляются по ценам от 60000 долларов до 100000 евро или 1,3-3,6 млн.руб. в зависимости от модели. Опыт УФ ИРЭ РАН  по изготовлению экспериментальных образцов анализаторов позволяет оценить коммерческую цену вновь разрабатываемых анализаторов в 250-350 тысяч рублей.

Ожидаемая ежегодная потребность российских предприятий в подобных анализаторах по некоторым данным составляет 500-1000 приборов, что может принести денежную экономию отечественным потребителям не менее миллиарда рублей ежегодно. Реальная перспектива выхода этой продукции на международный рынок может многократно увеличить экономический эффект разработки.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Широкое применение на нефтебазах, аэропортах, автопарках надежных, оперативных, удобных в эксплуатации и доступных по цене анализаторов низкотемпературных свойств нефтепродуктов позволяет экономить топливо, уменьшает число отказов гражданской и военной техники, работающей в условиях низкой температуры окружающей среды. Количественно экономический эффект по этим показателям оценить весьма сложно, но как показывает отечественный и зарубежный опыт эксплуатации техники, он может быть весьма значительным. Разработка перспективных анализаторов, требующих малого объема пробы горючих жидкостей для анализа повышает их пожаро- и взрывобезопасность, делает более экологичными. По сравнению с существующими отечественными анализаторами требуемый объем пробы для вновь разрабатываемых приборов сокращается более чем в 100 раз.

Новые потребительские свойства продукции

Предлагаемые анализаторы способны работать с широким ассортиментом нефтепродуктов: авиационные керосины, дизтоплива с депрессорными присадками, моторные и индустриальные масла, антифризы. Пригодны для целей аналитического исследования других многокомпонентных жидкостей: биологических и медицинских препаратов, химических соединений, пищевых продуктов. Дополнительно повышают информативность о температурозависимых свойствах нефтепродуктов и других многокомпонентных жидкостей, оперативно выдавая информацию об их температуропроводности, плотности, энергии межмолекулярного взаимодействия в зависимости от температуры. Подобные возможности отсутствуют у существующих анализаторов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Предлагаемые анализаторы нефтепродуктов подлежат обязательной государственной сертификации и по своим метрологическим характеристи-кам должны соответствовать либо требованиям отечественных ГОСТов, либо международным требованиям ASTM.

Стадия и уровень разработки

Подготовлена эскизная конструкторская документация на опытный образец. Продолжаются исследовательские работы по совершенствованию конструкции анализатора и улучшению его технических и функциональных характеристик.

Предлагаемые инвестиции

3,1 млн. руб.
Сроки выполнения проекта 18 месяцев.
Из них:
-разработка и изготовление опытного образца полнофункционального анализатора - 12 месяцев; требуемые инвестиции 2,1 млн. рублей;
- сертификация анализатора, маркетинг - 6 месяцев, требуемые инве-стиции 1,0 млн. рублей.

Рынки сбыта

Отечественные нефтеперерабатывающие предприятия (более 1000 предприятий по данным ВНИИНП, г. Москва), нефтебазы, аэропорты, авто-базы (более 1000 предприятий по странам СНГ). В рынок вовлечены все ре-гионы России. Возможен выход на внешний рынок, предполагаемый объем которого может составлять не менее 1000 приборов ежегодно.

Возможность и эффективность импортозамещения

Разрабатываемые анализаторы в состоянии полностью заменить им-портные аналоги, так как будут иметь значительно лучшие функциональные и эксплуатационные характеристики и низкую продажную цену.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

13.07.2007