
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Исследование каталитической активности ультрадисперсных порошков железа в синтезе жидких углеводородов

Работа №	9053
Тип работы	Бакалаврская работа
Предмет	технология производства продукции
Объем работы	76 стр.
Год сдачи	2017
Стоимость	2350 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	743

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….11
1. Литературный обзор……………………………………………………………..14
1.1. Теоретические основы синтеза Фишера-Тропша……………………………14
1.2. Катализаторы…………………………………………………………………..18
1.2.1. Основные компоненты катализаторов и их сравнение…………………....18
1.2.2. Катализаторы на основе Co…………………………………………………19
1.2.3. Катализаторы на основе Fe………………………………………………….20
1.3. Реактора синтеза Фишера-Тропша…………………………………………...23
1.4. Промышленный опыт производства синтетических моторных топлив
методом Фишера-Тропша………………………………………………………….27
2. Экспериментальная часть……………………………………………………….30
2.1. Приготовление катализатора………………………………………………….30
2.2. Аппаратурное оформление исследования……………………………………32
2.3. Методика исследования и обсуждение результатов……………………...…35
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение…..43
3.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований………………………………………………………………………..43
3.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования…………………43
3.1.2. Анализ конкурентных технических решений……………………………...44
3.1.3. SWOT-анализ………………………………………………………………...45
3.2. Планирование научно-исследовательской работы…………………………..46
3.2.1. Структура работ в рамках научного исследования………………………..46
3.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ……………………………47
3.2.3. Бюджет научно-технического исследования………………………………50
3.3. Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективностей исследования…………………………………..53
4. Социальная ответственность……………………………………………………56
4.1. Производственная безопасность……………………………………………...56
4.1.1. Анализ вредных факторов…………………………………………………..5611
4.1.1.1. Вредные вещества…………………………………………………………56
4.1.1.2. Микроклимат………………………………………………………………58
4.1.1.3. Повышенный уровень электромагнитных излучений…………………..60
4.1.1.4. Недостаточная освещенность рабочей зоны……………………………..61
4.1.1.5. Повышенный уровень шума на рабочем месте………………………….61
4.1.1.6. Повышенный уровень вибрации………………………………………….62
4.1.2. Анализ опасных факторов…………………………………………………..63
4.1.2.1. Электробезопасность………………………………………………………63
4.1.2.2. Пожаробезопасность………………………………………………………65
4.2. Экологическая безопасность………………………………………………….66
4.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………67
4.3.1. Анализ возможных чрезвычайных ситуаций при работе в лаборатории..67
4.3.2. Меры по предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций……68
4.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……….69
Заключение………………………………………………………………………….70
Список публикаций студента……………………………………………………...72
Список использованных источников……………………………………………...73

Введение

Объектом исследования является железный катализатор синтеза
Фишера-Тропша, полученный методом электрического взрыва проводника в
среде окиси углерода.
Цель работы – исследование каталитической активности
ультрадисперсных порошков железа, полученных методом электрического
взрыва проводника в среде окиси углерода, в процессе синтеза жидких
углеводородов по методу Фишера-Тропша.
Методология проведения исследования: полученные методом
электрического взрыва ультрадисперсные порошки подвергали прессованию со
связующим с использованием матрицы Пуансона; подготовленные к работе
образцы катализатора испытывались на лабораторной каталитической
установке; жидкие продукты синтеза анализировались на капиллярном газовом
хроматографе.
В процессе исследования проводились серии опытов при давлении в 1,1
МПа, временах контакта 2 и 6,5 секунд и температурах 250, 260 и 270 °С целью
выявления влияния данных условий проведения синтеза на активность
катализатора, состав и свойства продуктов.
В результате исследования были получены данные об активности
катализатора на основе ультрадисперсного порошка железа в различных
условиях протекания процесса и составе продуктов синтеза.
Область применения – химическая промышленность, выпускающая
продукцию по методу Фишера-Тропша или иное производство, использующее
GTL-технологии.

Введение
В условиях ужесточения экологических требований к нефтехимической
промышленности, а также с учетом внедрения ресурсоэффективных технологий
в производство, появляется проблема утилизации попутного нефтяного газа на
месторождениях. Данную проблему предлагается решать путем внедрения на
местах нефтедобычи технологии gas-to-liquid (GTL), реализуемую процессом
Фишера-Тропша. Данный подход позволит получать из попутного нефтяного
газа, сжигаемого в данный момент, ценное сырье, обладающее преимуществом
над продуктами, получаемыми традиционным способом. Данный жидкий
продукт можно использовать в нуждах местного производства (топливо и
масла), а также поставлять на рынок, с целью повышения капитализации
предприятия [1].
В СФТ катализатор является самой важной и дорогостоящей
составляющей производства. От его выбора зависят глубина переработки
сырья, состав и количество получаемого продукта. Железные катализаторы
обладают несколькими преимуществами над кобальтовыми. Одним из таких
преимуществ является цена железного катализатора.
Большой вклад в свойства катализатора вносит способ его
приготовления. Катализаторы, приготовленные методом электрического взрыва
проводника (ЭВП), обладают развитой удельной поверхностью, определенным
фазовым составом, многоуровневой организацией структуры и большим
запасом свободной энергии [2].
Целью данной работы является исследование каталитической
активности ультрадисперсных порошков железа (УДП-Fe), полученных
методом ЭВП, в синтезе жидких углеводородов по методу СФТ. В
соответствии с целью, сформулированы следующие задачи:
1. Получить УДП-Fe методом ЭВП, провести таблетирование
порошка со связующим и отобрать фракцию 1 – 2 мм;13
2. Провести серию опытов по методу СФТ с использованием
подготовленного образца катализатора при давлении 1,1 МПа, временах
контакта 2 и 6,5 секунд и температуре 250, 260 и 270 °С;
3. Провести хроматографический анализ полученных продуктов
синтеза и оценить влияние изменения выше указанных условия на них.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

В ходе выполнения данного исследования были рассмотрены
теоретические аспекты СФТ: детально разобран механизм протекания синтеза,
рассмотрены различные режимные варианты его реализации и сопутствующие
им выходы продуктов. Подробно изучен вопрос выбора катализатора для
осуществления синтеза, влияние его промоторов и носителей на ход протекания
процесса, а также рассмотрены условия протекания процесса, в которых
данные катализаторы проявляют наибольшую активность. В работе
представлены основные типы реакторов, используемые для реализации СФТ,
показана их интеграция в современные производства.
В результате экспериментального исследования УДП-Fe, полученных
методом ЭВП, как катализаторов СФТ, были получены зависимости влияния
различных условий протекания синтеза на конечный жидкий продукт. Из
опытных данных можно сделать следующие выводы:
̶ катализаторы на основе УДП-Fe проявляют каталитическую
активность в процессе СФТ (в температурных условиях 250 – 270 °С, временах
контакта 2 и 6,5 секунд и давлении 1,1 МПа за 6 часов синтеза удавалось
получать в среднем 1,6 мл жидкости);
̶ увеличение температуры протекания синтеза с 250 °С до 270 °С
приводит к повышению степени конверсии сырья при временах контакта 2
секунды с 14,27 % до 33,84 % и 6,5 секунд с 38,83 % до 43,18 %, однако её
значение остается недостаточно высоким;
̶ увеличение времени контакта синтез-газа в реакционном объёме с 2
до 6,5 секунд дает положительные результаты при прочих равных условиях:
степень конверсии и содержание оксигенатов возрастают соответственно с
33,84 % до 43,18 % при температуре 270 °С и с 12,88 % об. до 38,929 % об. при
температуре 250 °С, выход побочных продуктов уменьшается при температуре
270 °С с 3,9 % об до 2,286 % об. для CO2 и с 11,5 % об. до 10,177 %об. для CH4;71
̶ конечный жидкий продукт не применим напрямую в качестве
моторного топлива, т.к. расчётное октановое число по хроматографическому
методу составило порядка 60 пунктов.
В результате исследования установлена пригодность УДП-Fe в качестве
катализатора для получения жидких УВ по методу СФТ. Для повышения
степени конверсии CO предлагается организация рецикла газового продукта.
Для реализации продукта необходимо его разделение на фракции.

Литература

Каримова А.Р. Основные особенности и перспективы развития
технологий синтеза Фишера–Тропша / А.Р. Каримова // Вестник молодого
ученого УГНТУ. – 2015. – №3. – С. 15 – 21.
2. Popok E.V., Levashova A.I., Chekantsev N.V., Kirgina M.V.,
Rafegerst K.V. Ultradispersed Hydrocarbon Synthesis Catalyst from CO and H2
Based on Electroexplosion of Iron Powder // Procedia Chemistry. – 2014. – Vol.
10. – P. 20 – 24.
3. Крылова А.Ю. Катализаторы синтеза Фишера-Тропша – ядро
стратегии получения синтетических жидких углеводородов / А.Ю. Крылова //
Кинетика и катализ. – 2014. – №6. – С. 790 – 795.
4. Химические вещества из угля: пер. с нем. / под ред. Ю. Фальбе.
— Москва: Химия, – 1980. – 614 с.
5. Миргоязов И.И. Современные методы получения синтез–газа и
процесс Фишера Тропша / И.И. Миргоязов, А.И. Абдуллин // Вестник
Казанского технологического универститета. – 2014. – №9. – С. 258 – 261.
6. Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. Росс. хим. ж. (Ж. Росс. хим. об-ва
им. Д.И. Менделеева). – 2000. – Т. 44. – №1. – С. 43 – 56.
7. Сторч Г. Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода:
пер. с англ. / Г. Сторч, Н. Голамбик, Р. Андерсон. // Москва: Изд-во
иностранной литературы. – 1954. – 516 с.
8. Vahid S., Mirzaei A.A. An investigation of the kinetics and
mechanism of Fischer-Tropsch synthesis on Fe-Co-Ni supported catalyst // Journal
of Industrial and Engineering Chemistry. – 2014. – № 20. – P. 2166 – 2173.
9. Синева Л.В., Мордкович В.З., Ермолаев В.С., Ермолаев И.С.,
Митберг Э.Б., Соломоник И.Г. Разработка высокопроизводительного
промышленного катализатора синтеза Фишера-Тропша // Катализ в
промышленности. – 2012. – №6. – С. 13 – 22.
10. Логинов В.А., Мирошниченко Д.А.,. Жагфаров Ф.Г., Лапидус
А.Л. Особенности использования кобальтовых катализаторов синтеза74
Фишера-Тропша в начальный период работы // Технологии нефти и газа. –
2012. – №5. – С. 19 – 23.
11. Нурмаканов Е.Е., Елигбаева Г.Ж., Иткулова Ш.С. Производство
жидких синтетических углеводородов из синтез-газа на Co-содержащем
полиметалическом катализаторе // Известия Национальной академии наук
Республики Казахстан. – 2016. – Т. 2. – №416. – С. 36 – 41.
12. Кривенцева Е.В., Грязнов К.О., Хатькова Е.Ю., Синева Л.В.,
Мордкович В.З. Влияние типа цеолита как компонента композитного
кобальтового катализатора на состав продуктов синтеза Фишера – Тропша //
Тонкие химические технологии. – 2013. – Т. 8. – №6. – С. 9 – 16.
13. Zyryanova M.M., Snytnikov P.V., Amosov Yu.I., Belyaev V.D.,
Kireenkov V.V., Kuzin N.A., Vernikovskaya M.V., Kirillov V.A., Sobyanin V.A.
Upgrading of associated petroleum gas into methane-rich gas for power plant
feeding applications Technological and economic benefits // Fuel. – 2013. – №
108. – P. 282 – 291.
14. Zhou W.-G., Liu J.-Y., Wu X., Chen J.-F., Zhang Y. An effective
Co/MnOx catalyst for forming light olefins via Fischer-Tropsch synthesis //
Catalysis Communications. – 2015. – № 60. – P. 76 – 81.
15. Yeong Jun Lee, Min Hye Jung, Jong–Bae Lee, Kwang-Eun Jeong,
HyunSeog Roh, Young–Woong Suh, Jong Wook Bae. Single-step synthesis of
dimethyl ether from syngas onAl2O3-modified CuO-ZnO-Al2O3/ferrierite
catalysts: Effects ofAl2O3content // Catalysis Today. – 2014. – Vol. 228. – P. 175
– 182.
16. Алхимов С.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. Гибридные
металл-цеолитные катализаторы синтеза Фишера-Тропша для получения
фракции углеводородов С5 – С18 // Катализ в промышленности. – 2013. – №4.
– С. 31 – 41.
17. Qiangu Yan, Fei Yu, Jian Liu, Jason Street, Jinsen Gao, Zhiyong Cai,
Jilei Zhang. Catalytic conversion wood syngas to synthetic aviation turbine fuels75
over a multifunctional catalyst // Bioresource Technology. – 2013. – № 127. – P.
281 – 290.
18. Yanpeng Pei, Yunjie Ding, Hejun Zhu, Hong Du. One‐step production
of C1−C18 alcohols via Fischer‐Tropsch reaction over activated carbon‐supported
cobalt catalysts: Promotional effect of modification by SiO2 // Chinese Journal of
Catalysis. – 2015. – Vol. 36. – P. 355 – 361.
19. Кунгурова О.А., Дорофеева Н.В., Сидорова О.И., Водянкина О.В.
Влияние добавок Zr и P на формирование активной поверхности Co/AL2O3
катализаторов процесса Фишера-Тропша // Вестник Томского
государственного университета. – 2012. – №364. – С. 234 – 237.
20. Макарян И.А., Савченко В.И. Конструкции реакторов синтеза
Фишера-Тропша в крупнотоннажных производствах синтетических жидких
топлив // Мир нефтепродуктов. – 2014, – № 3. – С. 28 – 37.
21. Охатрина В.С. Международный опыт производства
синтетических жидких топлив по технологии GTL и перспективы его
развития // Проблемы современной экономики. – 2012. – №1. – С. 114 – 116.
22. Глебова О.Л., Зубарева В.Д. Экономическая эффективность
промышленного производства синтетических углеводородов // Проблемы
экономики и управления нефтегазовым комплексом. – 2013. – №5. – С. 45 –
50.
23. Левашова А.И., Дубинина В.И., Юрьев Е.М. Электровзрывные
порошки на основе железа как катализаторы синтеза углеводородов из CO и
H2 // Фундаментальные исследования. – 2013. – №8-3. – С. 645 – 649.
24. Яворовский Н.А. Получение ультрадисперсных порошков
методом электрического взрыва // Журнал Известия Вузов «Физика». – 1994.
– № 4, Издание Томского госуниверситета. – С. 114 – 136.
25. ГОСТ Р 51105-97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Неэтилированный бензин.