Помощь студентам в учебе
Получение компонентов моторных топлив каталитической переработкой дизельной фракции, растительного масла и их смесей
|
ВВЕДЕНИЕ 14
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 18
1.1 Моторные топлива: состав, свойства, марки 18
1.1.1 Автомобильные бензины 18
1.1.2 Дизельные топлива 23
1.1.3 Реактивные топлива 26
1.2 Катализаторы для получения моторных топлив 28
1.2.1 Цеолитные катализаторы 28
1.2.2 Катализаторы гидроочистки 31
1.3 Технологии получения моторных топлив переработкой на
цеолитных катализаторах 34
1.4 Технологии переработки растительного сырья,| смесей нефтяного и
растительного сырья на цеолитных катализаторах 36
1.5 Гидропереработка растительного сырья 38
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
2.1 Объекты исследования 40
2.2 Методика каталитической переработки 41
2.3 Методики определения состава и свойств исследуемых образцов...45
2.3.1 Методика определения вязкости и плотности 45
2.3.2 Методика определения серы 46
2.3.3 Методика определения температуры помутнения, начала
кристаллизации и застывания 47
2.3.4 Методика определения предельной температуры фильтруемости49
2.3.5 Методика определения фракционного состава 50
2.3.6 Методика определения группового состава 50
2.3.7 Методика определения цетанового индекса 53
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 70
5.1 Предпроектный анализ 70
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 70
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений 72
5.1.3 SWOT-анализ 73
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 75
5.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 77
5.2 Инициация проекта 77
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 80
5.3.1 Иерархическая структура работ проекта 80
5.3.2 План проекта 80
5.4 Бюджет научного исследования 81
5.4.1 Расчет материальных затрат исследования 82
5.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование 83
5.4.3 Основная заработная плата исполнителей проекта 84
5.4.4 Дополнительная заработная плата исполнительной темы 86
5.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды 87
5.4.6 Накладные расходы 88
5.4.7 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта 88
5.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.89
5.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 89
5.5.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 94
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 97
6.1 Введение 97
6.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 97
6.2.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства 98
6.2.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 99
6.3 Производственная безопасность 100
6.3.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования 100
6.3.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при
внедрении разработки на производстве 102
6.4 Экологическая безопасность 106
6.4.1 Воздействие на атмосферу 107
6.4.2 Воздействие на гидросферу 107
6.4.3 Воздействие на литосферу 108
6.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 108
6.5.1 Анализ возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения 108
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 114
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ А 123
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 137
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 18
1.1 Моторные топлива: состав, свойства, марки 18
1.1.1 Автомобильные бензины 18
1.1.2 Дизельные топлива 23
1.1.3 Реактивные топлива 26
1.2 Катализаторы для получения моторных топлив 28
1.2.1 Цеолитные катализаторы 28
1.2.2 Катализаторы гидроочистки 31
1.3 Технологии получения моторных топлив переработкой на
цеолитных катализаторах 34
1.4 Технологии переработки растительного сырья,| смесей нефтяного и
растительного сырья на цеолитных катализаторах 36
1.5 Гидропереработка растительного сырья 38
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
2.1 Объекты исследования 40
2.2 Методика каталитической переработки 41
2.3 Методики определения состава и свойств исследуемых образцов...45
2.3.1 Методика определения вязкости и плотности 45
2.3.2 Методика определения серы 46
2.3.3 Методика определения температуры помутнения, начала
кристаллизации и застывания 47
2.3.4 Методика определения предельной температуры фильтруемости49
2.3.5 Методика определения фракционного состава 50
2.3.6 Методика определения группового состава 50
2.3.7 Методика определения цетанового индекса 53
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 70
5.1 Предпроектный анализ 70
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 70
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений 72
5.1.3 SWOT-анализ 73
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 75
5.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 77
5.2 Инициация проекта 77
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 80
5.3.1 Иерархическая структура работ проекта 80
5.3.2 План проекта 80
5.4 Бюджет научного исследования 81
5.4.1 Расчет материальных затрат исследования 82
5.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование 83
5.4.3 Основная заработная плата исполнителей проекта 84
5.4.4 Дополнительная заработная плата исполнительной темы 86
5.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды 87
5.4.6 Накладные расходы 88
5.4.7 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта 88
5.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.89
5.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 89
5.5.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 94
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 97
6.1 Введение 97
6.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 97
6.2.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства 98
6.2.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 99
6.3 Производственная безопасность 100
6.3.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования 100
6.3.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при
внедрении разработки на производстве 102
6.4 Экологическая безопасность 106
6.4.1 Воздействие на атмосферу 107
6.4.2 Воздействие на гидросферу 107
6.4.3 Воздействие на литосферу 108
6.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 108
6.5.1 Анализ возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения 108
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 114
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ А 123
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 137
Развитие мировой экономики в настоящее время приводит к значительному росту спроса на природные полезные ископаемые, которые, в частности, являются сырьём для производства моторных топлив. Наряду с увеличением потребления природных полезных ископаемых наблюдается истощение их запасов. Добываемые нефти, как правило, относятся к категории тяжелых, что влечет за собой увеличение капитальных и эксплуатационных затрат при их добыче и переработке. Возникает необходимость поиска новых возобновляемых источников энергии, переработка которых позволит получать углеводороды, по своему составу и свойствам близкие углеводородам нефтяного происхождения.
Кроме того, географическое положение большей части территории Российской Федерации обуславливает необходимость получения именно низкозастывающих топлив для обеспечения бесперебойной работы различных видов техники и транспорта в условиях низких температур.
Возможным решением существующих проблем может стать совместная переработка прямогонных дизельных фракций и растительных масел на цеолитном катализаторе, которая позволит получать низкозастывающие компоненты моторных топлив, сократить зависимость от невозобновляемого сырья за счет вовлечения в переработку растительных масел и увеличить объемы производства моторных топлив.
Таким образом, целью работы является получение компонентов моторных топлив при совместной переработке смесей прямогонной дизельной фракции и растительного масла на цеолитном катализаторе.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Экспериментально определить и проанализировать состав и свойства прямогонной дизельной фракции, рапсового масла, смесей прямогонной дизельной фракции и рапсового с содержанием масла 10 и 25 % об.
2. Осуществить переработку на цеолитном катализаторе прямогонной дизельной фракции и совместную переработку прямогонной дизельной фракции и рапсового масла с долей масла в смесях 10 и 25 % об.
3. Экспериментально определить состав и свойства полученных продуктов каталитической переработки.
4. Выявить закономерности превращения веществ при переработке прямогонной дизельной фракции на цеолитном катализаторе.
5. Выявить закономерности превращения веществ при совместной переработке прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
6. Выработать рекомендации по получению компонентов моторных топлив разделением продуктов каталитической переработки смесей прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
Объектом исследования в работе являются прямогонная дизельная фракция, рапсовое масло, смеси прямогонной дизельной фракции и рапсового масла с различным содержанием масла, продукты их переработки на цеолитном катализаторе, а также топливные фракции, полученные в результате разделения продуктов каталитической переработки.
Предмет исследования - состав и свойства сырья и продуктов каталитической переработки, а также закономерности превращения веществ, входящих в состав прямогонной дизельной фракции и рапсового масла, при переработке на цеолитном катализаторе.
Научная новизна работы:
1. Установлено, что в результате совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе наблюдается значительное улучшение базовых физико-химических и низкотемпературных свойств полученных продуктов, которое обусловлено закономерностями изменения группового углеводородного состава.
2. Выявлены закономерности превращения веществ при совместной переработке прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
3. Показано, что увеличение доли рапсового масла, вовлекаемого в переработку на цеолитном катализаторе, приводит к увеличению суммарной доли непредельных углеводородов, что, в свою очередь, приводит к увеличению плотности продукта и снижению цетанового индекса.
Практическая значимость работы:
Установлено, что продукты совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе по физико-химическим (за исключением кинематической вязкости) и низкотемпературным свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым для арктической марки дизельных топлив.
Показана целесообразность вовлечения растительного масла в каталитическую переработку с целью повышения объемов производства моторных топлив из возобновляемого сырья.
Предложены рекомендации по получению компонентов моторных топлив, в частности бензина, керосина и дизельного топлива, разделением полученных продуктов совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
Апробация работы:
Основные положения работы были представлены на XXII, XXIII и XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера (получены Диплом и Диплом II степени), на XXV Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр», на Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону», в работе VI школы Молодых ученых «Новые каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы», а также в работе 1-й научной школы молодых ученых в рамках XV конференции «Актуальные задачи нефтегазохимического комплекса».
Кроме того, географическое положение большей части территории Российской Федерации обуславливает необходимость получения именно низкозастывающих топлив для обеспечения бесперебойной работы различных видов техники и транспорта в условиях низких температур.
Возможным решением существующих проблем может стать совместная переработка прямогонных дизельных фракций и растительных масел на цеолитном катализаторе, которая позволит получать низкозастывающие компоненты моторных топлив, сократить зависимость от невозобновляемого сырья за счет вовлечения в переработку растительных масел и увеличить объемы производства моторных топлив.
Таким образом, целью работы является получение компонентов моторных топлив при совместной переработке смесей прямогонной дизельной фракции и растительного масла на цеолитном катализаторе.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Экспериментально определить и проанализировать состав и свойства прямогонной дизельной фракции, рапсового масла, смесей прямогонной дизельной фракции и рапсового с содержанием масла 10 и 25 % об.
2. Осуществить переработку на цеолитном катализаторе прямогонной дизельной фракции и совместную переработку прямогонной дизельной фракции и рапсового масла с долей масла в смесях 10 и 25 % об.
3. Экспериментально определить состав и свойства полученных продуктов каталитической переработки.
4. Выявить закономерности превращения веществ при переработке прямогонной дизельной фракции на цеолитном катализаторе.
5. Выявить закономерности превращения веществ при совместной переработке прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
6. Выработать рекомендации по получению компонентов моторных топлив разделением продуктов каталитической переработки смесей прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
Объектом исследования в работе являются прямогонная дизельная фракция, рапсовое масло, смеси прямогонной дизельной фракции и рапсового масла с различным содержанием масла, продукты их переработки на цеолитном катализаторе, а также топливные фракции, полученные в результате разделения продуктов каталитической переработки.
Предмет исследования - состав и свойства сырья и продуктов каталитической переработки, а также закономерности превращения веществ, входящих в состав прямогонной дизельной фракции и рапсового масла, при переработке на цеолитном катализаторе.
Научная новизна работы:
1. Установлено, что в результате совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе наблюдается значительное улучшение базовых физико-химических и низкотемпературных свойств полученных продуктов, которое обусловлено закономерностями изменения группового углеводородного состава.
2. Выявлены закономерности превращения веществ при совместной переработке прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
3. Показано, что увеличение доли рапсового масла, вовлекаемого в переработку на цеолитном катализаторе, приводит к увеличению суммарной доли непредельных углеводородов, что, в свою очередь, приводит к увеличению плотности продукта и снижению цетанового индекса.
Практическая значимость работы:
Установлено, что продукты совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе по физико-химическим (за исключением кинематической вязкости) и низкотемпературным свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым для арктической марки дизельных топлив.
Показана целесообразность вовлечения растительного масла в каталитическую переработку с целью повышения объемов производства моторных топлив из возобновляемого сырья.
Предложены рекомендации по получению компонентов моторных топлив, в частности бензина, керосина и дизельного топлива, разделением полученных продуктов совместной переработки прямогонной дизельной фракции и рапсового масла на цеолитном катализаторе.
Апробация работы:
Основные положения работы были представлены на XXII, XXIII и XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера (получены Диплом и Диплом II степени), на XXV Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр», на Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону», в работе VI школы Молодых ученых «Новые каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы», а также в работе 1-й научной школы молодых ученых в рамках XV конференции «Актуальные задачи нефтегазохимического комплекса».