Помощь студентам в учебе
Изучение каталитической активности ультрадисперсных порошков в процессе синтеза Фишера - Тропша
|
Введение……………………………………………………................... 11
1. Теоретическая часть………………………………………………… 13
1.1. Современные технологии………………………………………... 13
1.2. Катализаторы синтеза жидких углеводородов………………….. 17
1.2.1. Современные исследования катализаторов синтеза жидких
углеводородов…………………………………………………………. 22
1.3. Химизм процесса………………………………………………….. 25
1.4. Типы реакторов для реализации синтеза ФишераТропша………………………………………………………………… 29
1.4.1. Реакторы со стационарным слоем катализатора (применяются
во всех поколениях технологии)………..…………………………….. 30
1.4.2. Реакторы с суспендированным слоем катализатора
(трехфазные реакторы) особенность 3-го поколения………….….… 33
1.4.3. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора - типичны
для 2-го поколения…………..…………………………………………. 36
1.5. Определяющая роль синтеза Фишера – Тропша……………….... 37
1.6. Установки процесса синтеза Фишера-Тропша……….………….. 42
1.7. Сырье для процесса. Вчера и сегодня……………………………. 50
1.8. Продукты процесса и их основные характеристики..……………. 51
1.9. Квантово-химические методы расчета……….…………………. 53
2. Экспериментальная часть………….………………………………... 60
2.1. Описание объекта исследования…………………………………. 60
2.2. Аппаратурное оформление……………………………………….. 63
2.3. Проведение эксперимента………………………………………… 68
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………… 78
3.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования…….. 78
3.1.2.Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………….. 79
3.1.3. Диаграмма Исикава……………………….……………………... 80
3.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации…………….. 81
3.2. Планирование управления научно-техническим проектом…….. 81
3.3. Контрольные события проекта……………………….…………. 84
3.4. План проекта……………………….………………………………. 84
3.5. Бюджет научного исследования………………………………….. 86
3.6. Организационная структура проекта…………………………….. 95
3.6.1. Матрица ответственности…………….…………………………. 95
4. Социальная ответственность……………………………………….. 99
4.1.1. Производственная безопасность………………..……………….. 99
4.1.2. Анализ выявленных вредных факторов……………………..….. 99
4.1.3. Анализ выявленных опасных факторов при разработке и 10210
эксплуатации……………………………………………………………..
4.2. Экологическая безопасность……………………………………... 105
4.2.1. Анализ воздействия на атмосферу……………………………... 105
4.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………….. 106
4.3.1. Перечень возможных ЧС, при разработке и эксплуатации…... 107
4.3.2. Выбор наиболее типичной ЧС………………………………….. 107
4.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности……………………………………………………………. 107
4.4.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства………………………... 110
Выводы………………………………………………………………..... 112
Список литературы…………………………………………………….. 114
Приложение А………………………………………………………….. 124
1. Теоретическая часть………………………………………………… 13
1.1. Современные технологии………………………………………... 13
1.2. Катализаторы синтеза жидких углеводородов………………….. 17
1.2.1. Современные исследования катализаторов синтеза жидких
углеводородов…………………………………………………………. 22
1.3. Химизм процесса………………………………………………….. 25
1.4. Типы реакторов для реализации синтеза ФишераТропша………………………………………………………………… 29
1.4.1. Реакторы со стационарным слоем катализатора (применяются
во всех поколениях технологии)………..…………………………….. 30
1.4.2. Реакторы с суспендированным слоем катализатора
(трехфазные реакторы) особенность 3-го поколения………….….… 33
1.4.3. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора - типичны
для 2-го поколения…………..…………………………………………. 36
1.5. Определяющая роль синтеза Фишера – Тропша……………….... 37
1.6. Установки процесса синтеза Фишера-Тропша……….………….. 42
1.7. Сырье для процесса. Вчера и сегодня……………………………. 50
1.8. Продукты процесса и их основные характеристики..……………. 51
1.9. Квантово-химические методы расчета……….…………………. 53
2. Экспериментальная часть………….………………………………... 60
2.1. Описание объекта исследования…………………………………. 60
2.2. Аппаратурное оформление……………………………………….. 63
2.3. Проведение эксперимента………………………………………… 68
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………… 78
3.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования…….. 78
3.1.2.Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………….. 79
3.1.3. Диаграмма Исикава……………………….……………………... 80
3.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации…………….. 81
3.2. Планирование управления научно-техническим проектом…….. 81
3.3. Контрольные события проекта……………………….…………. 84
3.4. План проекта……………………….………………………………. 84
3.5. Бюджет научного исследования………………………………….. 86
3.6. Организационная структура проекта…………………………….. 95
3.6.1. Матрица ответственности…………….…………………………. 95
4. Социальная ответственность……………………………………….. 99
4.1.1. Производственная безопасность………………..……………….. 99
4.1.2. Анализ выявленных вредных факторов……………………..….. 99
4.1.3. Анализ выявленных опасных факторов при разработке и 10210
эксплуатации……………………………………………………………..
4.2. Экологическая безопасность……………………………………... 105
4.2.1. Анализ воздействия на атмосферу……………………………... 105
4.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………….. 106
4.3.1. Перечень возможных ЧС, при разработке и эксплуатации…... 107
4.3.2. Выбор наиболее типичной ЧС………………………………….. 107
4.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности……………………………………………………………. 107
4.4.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства………………………... 110
Выводы………………………………………………………………..... 112
Список литературы…………………………………………………….. 114
Приложение А………………………………………………………….. 124
Объектом исследования является железный катализатор синтеза
Фишера-Тропша, полученный методом электрического взрыва
проводника в среде окиси углерода.
Цель работы – изучение каталитической активности
ультрадисперсного железного катализатора, полученного методом
электрического взрыва, в синтезе жидких углеводородов по методу
Фишера-Тропша, а также анализ механизма образования ароматических
углеводородов.
В процессе исследования проводились приготовление
ультрадисперсного порошка железа с последующим таблетированием и
изучением поверхности, испытание образца катализатора на лабораторной
установке при различных условиях, исследование продуктов реакции
методами капиллярной хроматографии, квантово-химические расчеты
поверхностных структур
В результате исследования были получены данные об активности
электровзрывного железного катализатора, зависимости выхода
продуктов и их состав от условий процесса,, основные энергетические
параметры поверхностных соединений.
Область применения – химическая промышленность,
выпускающая продукцию по методу Фишера-Тропша или иное
производство, использующее GTL-технологии.
Получение углеводородов из СО и Н2 (синтез Фишера-Тропша)
является актуальным направлением развития нефтехимии, интерес к
которому существенно возрос в последнее десятилетие. Это связано с
возможностью получения синтез-газа (смеси СО и Н2) из разнообразных
сырьевых источников: природного и попутного газа, в том числе с
удаленных и малых месторождений, тяжелых нефтяных остатков, угля,
торфа, биомассы и др. Перспективность синтеза Фишера-Тропша (СФТ)
связывают и с возможностью получения синтез-газа из возобновляемых и
бросовых ресурсов, таких как отходы сельского и лесного хозяйства,
бытовой мусор.
Сегодня производство синтез-газа постоянно совершенствуется,
поскольку востребованность данного сырья неизменно растет с каждым
годом. В настоящее время учеными разрабатываются проекты подземной
газификации угля, то есть планируется, что получение синтез-газа будет
происходить непосредственно в пласте угля глубоко под землей.
Интересен тот факт, что подобную идею уже высказывал известнейший
русский ученый Д.И. Менделеев, причем более 150 лет назад.
Также благодаря современным разработкам сегодня синтез-газ
научились получать газификацией не только угля и нефти, но и более
нетрадиционных источников углерода, вплоть до бытовых и
сельскохозяйственных отходов. Таким образом, сегодня
мусороперерабатывающие заводы способны добывать такое ценное сырье
как синтез газ в процессе утилизации отходов.
В нефтегазовой отрасли, как и в целом по России, необходимо
скорейшее решение ряда принципиальных задач. К их числу относится
обеспечение стабилизации и последующего коренного улучшения
состояния окружающей среды за счет «экологизации» экономической
деятельности, т.е. ввод хозяйственной деятельности в пределы емкости.
Фишера-Тропша, полученный методом электрического взрыва
проводника в среде окиси углерода.
Цель работы – изучение каталитической активности
ультрадисперсного железного катализатора, полученного методом
электрического взрыва, в синтезе жидких углеводородов по методу
Фишера-Тропша, а также анализ механизма образования ароматических
углеводородов.
В процессе исследования проводились приготовление
ультрадисперсного порошка железа с последующим таблетированием и
изучением поверхности, испытание образца катализатора на лабораторной
установке при различных условиях, исследование продуктов реакции
методами капиллярной хроматографии, квантово-химические расчеты
поверхностных структур
В результате исследования были получены данные об активности
электровзрывного железного катализатора, зависимости выхода
продуктов и их состав от условий процесса,, основные энергетические
параметры поверхностных соединений.
Область применения – химическая промышленность,
выпускающая продукцию по методу Фишера-Тропша или иное
производство, использующее GTL-технологии.
Получение углеводородов из СО и Н2 (синтез Фишера-Тропша)
является актуальным направлением развития нефтехимии, интерес к
которому существенно возрос в последнее десятилетие. Это связано с
возможностью получения синтез-газа (смеси СО и Н2) из разнообразных
сырьевых источников: природного и попутного газа, в том числе с
удаленных и малых месторождений, тяжелых нефтяных остатков, угля,
торфа, биомассы и др. Перспективность синтеза Фишера-Тропша (СФТ)
связывают и с возможностью получения синтез-газа из возобновляемых и
бросовых ресурсов, таких как отходы сельского и лесного хозяйства,
бытовой мусор.
Сегодня производство синтез-газа постоянно совершенствуется,
поскольку востребованность данного сырья неизменно растет с каждым
годом. В настоящее время учеными разрабатываются проекты подземной
газификации угля, то есть планируется, что получение синтез-газа будет
происходить непосредственно в пласте угля глубоко под землей.
Интересен тот факт, что подобную идею уже высказывал известнейший
русский ученый Д.И. Менделеев, причем более 150 лет назад.
Также благодаря современным разработкам сегодня синтез-газ
научились получать газификацией не только угля и нефти, но и более
нетрадиционных источников углерода, вплоть до бытовых и
сельскохозяйственных отходов. Таким образом, сегодня
мусороперерабатывающие заводы способны добывать такое ценное сырье
как синтез газ в процессе утилизации отходов.
В нефтегазовой отрасли, как и в целом по России, необходимо
скорейшее решение ряда принципиальных задач. К их числу относится
обеспечение стабилизации и последующего коренного улучшения
состояния окружающей среды за счет «экологизации» экономической
деятельности, т.е. ввод хозяйственной деятельности в пределы емкости.
В ходе выполнения работы были проведены экспериментальные
исследования, направленные на изучение влияния технологических параметров
синтеза Фишера-Тропша на получаемые жидкие продукты, а так же механизм
образования ароматических углеводородов. По результатам работы можно
сделать следующие выводы:
1) Был проведен обзор используемых технологий и мировых тенденций
в сфере GTL, а также экономических аспектов производства синтетических
жидких топлив.
2) Для приготовления фракции ультрадисперсного железного
катализатора целесообразно использовать метод брикетирования с применением
поливинилового спирта в качестве связующего агента. Полученные брикеты
обладают достаточной механической прочностью для проведения
экспериментальных исследований.
3) Ультрадисперсные железные катализаторы синтеза Фишера-Тропша,
полученные методом ЭВП, обладают высокой каталитической активностью и
пригодны для синтеза углеводородов в широком спектре технологических
параметров. Наибольшая степень конверсии была получена при соотношении
Н2:СО=2:1 при температуре равной 250°С времени контакта 300 мл и составляет
30 %.
4) Была рассчитана производительность катализатора по жидким
углеводородам. Продолжительность синтеза составила около 20 часов и
максимальное количество жидкого продукта составило 65 г при температуре 270°
С и времени контакта 300мл.
5) Проведя анализ жидких углеводородов наблюдается преобладание
парафинов, наибольшее содержание наблюдается при температуре 270°С и
составляет 39% что свидетельствует о том, что процесс лучше проводить при
пониженных температурах. Содержание нафтеновых углеводородов в ходе
синтеза составило 5%. Содержание ароматических углеводородов составляет 25%
при температуре 270°С.11
исследования, направленные на изучение влияния технологических параметров
синтеза Фишера-Тропша на получаемые жидкие продукты, а так же механизм
образования ароматических углеводородов. По результатам работы можно
сделать следующие выводы:
1) Был проведен обзор используемых технологий и мировых тенденций
в сфере GTL, а также экономических аспектов производства синтетических
жидких топлив.
2) Для приготовления фракции ультрадисперсного железного
катализатора целесообразно использовать метод брикетирования с применением
поливинилового спирта в качестве связующего агента. Полученные брикеты
обладают достаточной механической прочностью для проведения
экспериментальных исследований.
3) Ультрадисперсные железные катализаторы синтеза Фишера-Тропша,
полученные методом ЭВП, обладают высокой каталитической активностью и
пригодны для синтеза углеводородов в широком спектре технологических
параметров. Наибольшая степень конверсии была получена при соотношении
Н2:СО=2:1 при температуре равной 250°С времени контакта 300 мл и составляет
30 %.
4) Была рассчитана производительность катализатора по жидким
углеводородам. Продолжительность синтеза составила около 20 часов и
максимальное количество жидкого продукта составило 65 г при температуре 270°
С и времени контакта 300мл.
5) Проведя анализ жидких углеводородов наблюдается преобладание
парафинов, наибольшее содержание наблюдается при температуре 270°С и
составляет 39% что свидетельствует о том, что процесс лучше проводить при
пониженных температурах. Содержание нафтеновых углеводородов в ходе
синтеза составило 5%. Содержание ароматических углеводородов составляет 25%
при температуре 270°С.11