Исследование процесса регенерации цеолитного катализатора

Исследование регенерации цеолитных катализаторов, проведение экспериментов по выжигу кокса и восстановлению каталитической активности катализатора КН-30. Построение математической модели реактора-регенератора в Unisim Design, оптимизация технологических параметров. Технологическое проектирование регенератора.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 20
1. Литературный обзор ………………………………………………………………………… 23
1.1 Перспективные способы регенерации, аппаратурное оформление ……. 23
1.1.1 Регенерация в неподвижном слое катализатора ……………………………….. 23
1.1.2 Регенерация катализаторов риформинга………………………………………….. 23
1.2. Методы исследования, механизм и кинетика регенерации …………………. 31
1.2.1 Экспериментальные методы исследования окисления кокса …………….. 31
1.2.2 Физико-химические основы окисления углерода …………………………….. 36
1.2.3. Влияние характеристик кокса на реакционную способность к
окислению…………………………………………………………………………………………….. 41
2. Объект и методы исследования …………………………………………………………. 44
3. Экспериментальная часть …………………………………………………………………. 46
3.1 Удаление прекурсоров кокса …………………………………………………………….. 48
3.2 Выжиг твердого кокса ………………………………………………………………………. 49
3.3 Проверка активности восстановленного катализатора ………………………… 49
3.4 Анализ состава жидкого продукта после восстановления ……………………. 51
4. Моделирование реактора-регенератора ……………………………………………… 54
5. Технологическое проектирование регенератора …………………………………. 61
5.1 Диаметр регенератора и его основных зон …………………………………………. 61
5.2 Высота регенератора и его зон ………………………………………………………….. 64
5.3 Конструктивное оформление реактора-регенератора ………………………….. 65
6. Оптимизация модели регенератора……………………………………………………. 67
7. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 69
7.1 Предпроектный анализ……………………………………………………………………… 69
7.1. 1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 69
7.1. 2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………….. 70
7.1. 3 SWOT – анализ …………………………………………………………………………….. 71
7.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………….. 75
7.1. 5 Методы коммерциализации результатов научно – технического
исследования ………………………………………………………………………………………… 76
7.2 Инициация проекта ………………………………………………………………………….. 77
7.3. Планирование и формирование бюджета научного исследования ………. 78
7.3. 1 Контрольные события проекта ………………………………………………………. 78
7.3. 2 План проекта ………………………………………………………………………………… 79
7.3. 3 Бюджет научного исследования (НИ) …………………………………………….. 81
7.3. 3. 1 Расчет материальных затрат НИ …………………………………………………. 82
7.3. 3. 2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ …… 82
7.3. 3 Основная заработная плата ……………………………………………………………. 83
7.3. 3. 4 Дополнительная заработная плата научно – производственного
персонала ……………………………………………………………………………………………… 85
7.3. 3. 5 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………… 86
7.3. 3. 6 Накладные расходы …………………………………………………………………… 86
7.3. 4 Организационная структура проекта ……………………………………………… 89
7.3. 5 Матрица ответственности ……………………………………………………………… 89
7.3. 6 План управления коммуникациями проекта ……………………………………. 90
7.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности разработки модели реактора
цеоформинга …………………………………………………………………………………………. 91
8. Социальная ответственность …………………………………………………………….. 95
8.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …….. 95
8.2. Производственная безопасность ………………………………………………………. 96
8. 2. 1 Микроклиматические параметры воздушной среды (температура,
относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха) …………….. 100
8.2. 2 Акустические колебания в производственной среде (повышенный
уровень шума) …………………………………………………………………………………….. 101
8.2. 3 Световая среда (отсутствие или недостаток необходимого
естественного/искусственного освещения). …………………………………………… 101
8.2. 4 Опасные и вредные производственные факторы, связанные с
механическими колебаниями твердых тел и их поверхностей…………………. 102
8.2. 5 Опасные и вредные производственные факторы, связанные с силами и
энергией механического движения ……………………………………………………….. 103
8.2. 6 Электрический ток, вызываемым разницей электрических потенциалов,
под действие которого попадает работающий ……………………………………….. 104
8.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 105
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях (ЧС) …………………………………. 107
8.4.1 Пожаровзрывобезопасность …………………………………………………………. 108
Заключение …………………………………………………………………………………………. 110
Список публикаций студента ……………………………………………………………….. 111
Список использованной литературы ……………………………………………………… 112
Приложение I ………………………………………………………………………………………. 119
A.1 Literature review …………………………………………………………………………….. 119

В быстроразвивающейся производственной индустрии существует
необходимость оптимизации различных процессов нефтепереработки. Для
малотоннажного процесса «Цеоформинг» производство высокооктановых
бензиновых фракций на цеолитных катализаторах перспективными являются
процессы регенерации и восстановления каталитической активности. Задача
регенерации является крайне важной из-за небольшого межрегенерационного
цикла цеолитсодержащих катализаторов. По этой причине Цеоформинг
требует организации двух параллельно работающих схем, (режим реакции-
регенерации), что увеличивает стоимость процесса.
В результате научного исследования удалось рассчитать
термодинамические параметры, провести моделирование и оптимизацию
процесса регенерации цеолитного катализатора КН-30.
Разработана математическая модель реактора-регенератора по выжигу
кокса, и проведена оптимизация в программной среде Unisim Design.
Предложенный вариант позволяет достичь степень конверсии равный 61,4%.
Найдены оптимальные условия работы регенератора при параметрах 660°С,
15атм, 1700кг/ч.
В диссертации рассмотрены финансовый менеджмент, эффективность
исследования с финансовой и ресурсной позиции, а также правовые и
организационные вопросы социальной ответственности, производственной
безопасности и технические мероприятия по предотвращению и ликвидации
чрезвычайных ситуаций.
Список публикаций студента
1. Лещик А.В. Моделирование реактора регенератора в процессе
цеоформинг // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XХI
Международной научно –практической конференции студентов и молодых
ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера “Химия и
химическая технология в XXI веке” посвященная 110-летию со дня рождения
профессора А.Г. Стромберга.: Томск, ТПУ, 2020 – С. 389-390.