Исследование и моделирование превращений углеводородов на цеолитном катализаторе

В магистерской диссертации исследовано влияние технологических параметров на активность и селективность цеолитного катализатора КН-30 на лабораторной каталитической установке, разработана математическая модель реактора процесса цеоформинга в Unisim Design, учитывающая дезактивацию катализатора, оценена эффективность использования реактора с движущимся слоем катализатора.

Введение…………………………………………………………………………………………………..16
1. Перспективное аппаратурное оформление процессов превращения углеводо-
родов на цеолитных катализаторах…………………………………………………………….18
2. Превращения углеводородов на цеолитных катализаторах………………………22
2.1. Цеолитные катализаторы………………………………………………………………… 22
2.2. Основы процесса цеоформинга……………………………………………………….. 27
2.2.1. Основные реакции процесса………………………………………………………….30
2.3. Дезактивация цеолитных катализаторов………………………………………….. 31
3. Экспериментальная часть……………………………………………………………………….34
3.1. Объекты и методы, постановка задачи исследования……………………….. 34
3.2. Постановка эксперимента по дезактивации катализатора КН-30………. 34
3.3. Моделирование в Unisim Design……………………………………………………….49
3.4. Технологический расчет лифт-реактора…………………………………………..52
3.4.1. Исходные данные………………………………………………………………………….52
3.4.2. Материальный баланс……………………………………………………………………54
3.4.3. Тепловой баланс……………………………………………………………………………55
3.4.4. Расчет диаметра аппарата………………………………………………………………57
3.4.5. Расчет высоты аппарата…………………………………………………………………58
3.4.6. Технико-экономический расчет……………………………………………………..59
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение… 61
4.1. Предпроектный анализ…………………………………………………………………….61
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования…………………61
4.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффек-
тивности и ресурсосбережения…………………………………………………………………..62
4.1.3. Диаграмма Исикавы………………………………………………………………………63
4.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации………………………….. 64
4.1.5. Методы коммерциализации результатов научно-технического иссле-
дования……………………………………………………………………………………………………. 66
4.2. Инициация проекта………………………………………………………………………….66
4.3. Планирование и формирование бюджета научного исследования……..68
4.3.1. Контрольные события проекта………………………………………………………68
4.3.2. План проекта……………………………………………………………………………….. 69
4.3.3. Бюджет научного исследования…………………………………………………….72
4.3.3.1. Расчет материальных затрат НИ………………………………………………….72
4.3.3.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ…..72
4.3.3.3. Основная заработная плата…………………………………………..73
4.3.3.4. Дополнительная заработная плата …………………………………..75
4.3.3.5. Отчисления на социальные нужды…………………………………..76
4.3.3.6. Накладные расходы………………………………………………….. 76
4.3.4. Организационная структура проекта………………………………….78
4.3.5. Матрица ответственности…………………………………………….. 78
4.3.6. План управления коммуникациями проекта………………………………….. 79
4.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджет-
ной, социальной и экономической эффективности разработки……………….79
5. Социальная ответственность…………………………………………………………………. 83
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…….83
5.2. Производственная безопасность………………………………………….. 85
5.2.1. Анализ выявленных вредных факторов…………………………………86
5.2.1.1. Отклонение показателей микроклимата производственного помеще-
ния………………………………………………………………………………… 86
5.2.1.2. Превышенный уровень шума производственного помещения……..87
5.2.1.3. Превышенный уровень вибрации производственного помещения..87
5.2.1.4. Недостаточная освещенность производственного помещения……88
5.2.2. Анализ выявленных опасных факторов …………………………………89
5.2.2.1. Химически опасная среда……………………………………………..89
5.2.2.2. Поражение электрическим током………………………………………90
5.2.2.3. Пожаровзрывобезопасность………………………………………………………. 90
5.2.3. Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опас-
ных и вредных факторов ……………………………………………….………….91
5.3. Экологическая безопасность………………………………………………..95
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………..………..98
Заключение………………………………………………………………………….……100
Список публикаций студента……………………………………………………………………101
Список использованной литературы…………………………………………………………102
Приложение I…………………………………………………………………………………………. 106
Приложение II……………………………………………………………………………………….. 108
Приложение III………………………………………………………………….112

В рамках данной магистерской диссертации было проведено исследова-
ние превращения н-гексана на цеолитном катализаторе КН-30.
Результаты экспериментального исследования позволили оценить влия-
ние технологических параметров на активность и селективность цеолитного
катализатора КН-30.
С помощью программного пакета Unisim Desing была разработана мате-
матическая модель реактора процесса цеоформинга, учитывающая дезактива-
цию катализатора. Разработанная модель адекватно описывает процесс пре-
вращения углеводородов на цеолитном катализаторе.
С помощью технико-экономического расчета была подтверждена и обос-
нована эффективность использования лифт-реактора относительно исследуе-
мого процесса.
В работе была рассмотрена экономическая эффективность исследования
с позиции финансовой, ресурсной эффективности и меры обеспечения без-
опасности в производственном помещении установки процесса цеоформинга.
Список публикаций студента
1) Брыль В.Д. Эксергетический анализ схем многокомпонентной ректи-
фикации // Химия и химическая технология в ΧΧI веке: материалы ΧVIII Меж-
дународной научно-практической конференции студентов и молодых ученых,
имени профессора Л.П. Кулева / Томский политехнический университет. –
Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2017. – с. 280-281.
2) Брыль В.Д. Исследование влияния технологических параметров на кон-
версию углеводородов на цеолитном катализаторе // Химия и химическая тех-
нология в ΧΧI веке: материалы ΧIX Международной научно-практической
конференции студентов и молодых ученых, имени профессора Л.П. Кулева /
Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политех-
нического университета, 2018. – с. 353-354.
3) Брыль В.Д. Исследование и моделирование активности высококремне-
земного цеолитного катализатора // Химия и химическая технология в ΧΧI
веке: материалы ΧX Международной научно-практической конференции сту-
дентов и молодых ученых, имени профессора Л.П. Кулева / Томский политех-
нический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического универ-
ситета, 2019. – с. 348-349.