РЕФЕРАТ 8
ВВЕДЕНИЕ 15
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
МЕТАНОЛА 18
1.1 Механизм образования метанола 18
1.2 Термодинамика синтеза 19
1.3 Катализаторы синтеза 20
1.3.1 Катализаторы фирмы «Johnson Matthey Catalysts» 21
1.3.2 Катализаторы фирмы «Sud-Chemie» AG 22
1.3.3 Катализаторы фирмы «Haldor T opsoe» 23
1.3.4 Производство катализаторов синтеза метанола в СНГ 24
1.4 Дезактивация катализаторов синтеза метанола 25
1.5 Т ехнологические схемы синтеза метанола 26
1.6 Ректификация метанола-сырца 31
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.1 Характеристика компьютерной программы моделирования синтеза
метанола 36
2.2 Характеристика компьютерной программы для расчета жидкофазного
равновесия - UniSim Design 40
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 41
3.1 Определение материального баланса низкотемпературного реактора
синтеза метанола при повышенной производительности 42
3.2 Составление UniSim-модели реакторного блока синтеза метанола 44
3.3 Составление UniSim-модели установки ректификационного разделения
метанола-сырца 47
3.4 Гидравлический и поверочный расчет ректификационных колонн 48
3.5 Определение материального баланса установки разделения метанола- сырца в условиях повышенной производительности 50
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 53
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 53
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
4.1.2 Анализ конкурентных технически решений 54
4.1.3 SWOT-анализ 56
4.2 Определение возможных альтернатив при проведении исследований 59
4.3 Планирование проекта 59
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 59
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения 61
4.4 Бюджет исследования 65
4.4.1 Расчет материальных затрат 65
4.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование 66
4.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы 67
4.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 69
4.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 69
4.4.6 Накладные расходы 70
4.4.7 Формирование бюджета исследовательского проекта 70
4.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 71
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 74
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.1.1 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 76
5.2 Производственная безопасность 77
5.2.1 Анализ потенциально возможных и опасных факторов, которые могут
возникнуть на рабочем месте при проведении исследований 77
5.2.2 Разработка мероприятий по снижению воздействия вредных и опасных
факторов 79
5.2.3 Расчет системы воздухообмена 82
5.3 Экологическая безопасность 83
5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 83
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду 84
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС 85
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 91
Приложение А 94
Метанол является одним из базовых продуктов химической промышленности и применяется в различных областях. Основное количество метанола расходуется на получение формальдегида. Метанол используют также в качестве растворителя и экстрагента, в энергетических целях как компонент моторных топлив и для синтеза метил-трет-бутилового эфира - высокооктановой добавки к топливу. В последнее время наметились новые перспективные направления использования метанола, такие как производство уксусной кислоты, очистка сточных вод, производство синтетического протеина, конверсия в углеводороды с целью получения топлива.
На протяжении последних трех лет в России наблюдается подъем производства метанола. В 2022 г. в России было произведено 4,46 млн тонн метанола, что составляет примерно 5% от мирового объема производства [1]. На рисунке 1 представлена динамика структуры потребления метанола по основным направлениям.
В данной работе был проведен литературный обзор физико-химических свойств синтеза метанола, обзор математических моделей синтеза и разделения метанола и обзор современных катализаторов.
В практической части в ходе моделирования работы агрегата синтеза метанола был определен материальный баланс низкотемпературного реактора синтеза метанола, составлена инженерная модель синтеза и ректификационного разделения метанола-сырца, также были произведены гидравлический и поверочный расчеты колонн для приближения инженерной модели к реально действующей установке. Была исследована работа модели в условиях повышенной производительности.
1) При повышении производительности установки требуется увеличить расход свежего синтез-газа на 81 т/ч. Также необходимо повысить мощность циркуляционного компрессора с 11,3 МВт до 16,6 МВт.
2) В результате гидравлического и поверочного расчета было выяснено, что ситчатые тарелки в колонне основной ректификации обеспечивают более высокую производительность.
3) Для повышения производительности установки до 1,4 млн. т/год, требуется 2 колонны предварительной ректификации и 3 колонны основной ректификации. А также энергозатраты на функционирование модернизированной схемы увеличатся в 1,5 раза.
Результаты работы могут применены для модернизации текущего производства, далее возможно проводить исследования для подбора более оптимальных параметров работы установки разделения. Также возможно рассчитать рентабельность проекта осуществления модернизации производства
