Разработка кинетической модели синтеза органических соединений из оксида углерода и водорода

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Григорьева, Мария Михайловна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является процесс синтеза органических соединений из оксида углерода и водорода и кинетическая модель синтеза, протекающего на ультрадисперсном железном катализаторе. Цель работы – разработка кинетической модели синтеза органических соединений из оксида углерода и водорода.

Введение 12
1 Обзор литературы 13
1.1 Общие сведения о процессе 13
1.2 Катализаторы синтеза углеводородов из СО и Н2 14
1.3 Основные стадии механизма процесса 15
1.3.1 Адсорбция реагентов на поверхности катализатора 15
1.3.2 Образование активных частиц 16
1.3.3 Стадия роста цепи 17
1.3.4 Обрыв цепи 20
1.3.5 Десорбция продуктов 21
1.3.6 Вторичные, побочные реакции 21
1.3.6.1 Образование изопарафинов 21
1.3.6.2 Вторичные превращения олефинов 23
1.3.6.3 Образование ароматических углеводородов 24
1.4 Кинетика процесса 24
1.5 Реакторы для синтеза углеводородов из СО и Н2 26
2 Объект и методы исследования 36
3 Расчет и аналитика 38
3.1 Анализ экспериментальных данных 38
3.2 Разработка кинетической модели 41
3.3 Результаты проведенного исследования 43
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение
5 Социальная ответственность 68
Заключение 80
Список публикаций студента 82
Список используемых источников 83
Приложение А Выход газообразных продуктов синтеза Фишера-Тропша 91
Приложение Б Выход жидких продуктов синтеза Фишера-Тропша 92
Приложение В Программа расчета кинетики синтеза Фишера-Тропша
на ультрадисперсном железосодержащем катализаторе в среде Pascal
Приложение Г Значения предэкспоненциальных множителей и энергий
активаций для реакций синтеза Фишера-Тропша
Приложение Д График проведения НИОКР 102
Приложение Е Literaturübersicht 104

Истощение мировых запасов нефти, удорожание энергоносителей,
резкое ухудшение экологической ситуации внесло существенные изменения во
взгляды на будущее энергоемких отраслей промышленности и роль различных
источников углеводородного сырья [1]. Все более необходимым становится
изменение стратегии получения и использования энергоносителей за счет
увеличения производства альтернативных источников углеводородных
ресурсов. Главным направлением в производстве топлива на базе таких
ресурсов является получение синтез-газа с последующей переработкой его в
углеводороды по методу Фишера-Тропша.
По существу, синтез-газ является унифицированным сырьем для
производства жидких и твердых углеводородных продуктов. Смесь СО и Н2
может быть получена практически из любого углеродсодержащего материала, в
первую очередь из угля, торфа, горючих сланцев, а также природного и
попутного нефтяного газа, древесины и т.д. Таким образом, синтез Фишера-
Тропша составляет основу большинства процессов получения жидких
углеводородных продуктов через синтез-газ, таких, как CTL (уголь в жидкость),
BTL (биомасса в жидкость), GTL (газ в жидкость). Их зачастую объединяют в
один процесс – XTL, подчеркивая тем самым, что для получения жидких
углеводородов используется любое органическое сырье [2].
В зависимости от целевой направленности различают два вида
технологий XTL: процессы получения широкой фракции
углеводородов («синтетической нефти») и технологии получения товарных
моторных топлив (дизельного топлива и реактивного керосина).
Синтез Фишера-Тропша – основная стадия любого процесса XTL,
поскольку именно он отвечает за количество и качество получаемых
углеводородных продуктов.
1 Обзор литературы

Построение кинетической модели является одним из важных
этапов при разработке математической модели химико-технологического
процесса. Были обработаны экспериментальные данные, полученные при
проведении исследований синтеза Фишера-Тропша на ультрадисперсном
железном катализаторе. Составлен материальный баланс.
При анализе результатов было выявлено, что с увеличением времени
контакта в продуктах синтеза возрастает выход алканов и изоалканов. Как
показывают результаты исследований алкены и циклоалканы могут
претерпевать вторичные превращения.
Степень превращения по монооксиду углерода возрастает при
повышении температуры и времени контакта. В исследованном интервале
варьировании параметров максимальное значение степени превращения
составило 89 %.
На основании анализа механизма и кинетики синтеза Фишера-Тропша,
составлена совокупность брутто-реакций процесса образования алканов,
алкенов, изоалканов, циклоалканов и аренов. Сформирована кинетическая
модель многокомпонентного процесса синтеза Фишера-Тропша на
ультрадисперсном катализаторе. С учетом полученных новых
экспериментальных данных кинетическая модель откорректирована и уточнены
значения кинетических параметров.
Для расчета по математической модели кинетики синтеза Фишера-
Тропша на ультрадисперсном железосодержащем катализаторе была
разработана программа расчёта на языке Pascal.
Средняя погрешность, рассчитанная при сравнении экспериментальных
и расчётных данных материального баланса синтеза, не превышает 3 %.
При сравнении расчетных и экспериментальных данных групповых
компонентов синтеза, было выявлено, что параллельный механизм не позволяет
полностью описать кинетические закономерности образования таких продуктов
как алкены, циклоалканы и арены, поэтому данный механизм был дополнен
реакциями превращения данных компонентов и откорректирована
кинетическая модель.
На основании проведенных исследований, можно сделать вывод о том,
что при введении дополнительных реакций, механизм более правильно
отражает превращения групповых компонентов: алканов, изоалканов, алкенов,
циклоалканов и аренов.
Таким образом, разработанную кинетическую модель можно применять
при исследовании влияния параметров на выход продуктов синтеза Фишера-
Тропша на ультрадисперсном железном катализаторе и в дальнейшем для
разработки математических моделей реакторов синтеза.
В ходе выполнения исследований в разделе «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» рассчитали бюджет НТИ для
различных вариантов исполнения, на основании чего определили
финансовый показатель разработки, показатель ресурсоэффективности,
интегральный показатель эффективности.
При выполнении раздела «Социальная ответственность» рассмотрели
безопасность на производстве, правовые вопросы обеспечения безопасности,
сделали анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте, также анализ
факторов, которые характеризуют возникновение чрезвычайных ситуаций.
Список публикаций студента

1. Ефремова Е.В., Григорьева М.М. Моделирование кинетики синтеза
Фишера-Тропша на ультрадисперсном катализаторе // ХVIII Международной
научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и
химическая технология в XXI веке». Материалы ХVIII Международной научно-
практической конференции студентов и молодых ученых, Химия (Томск, 29
мая – 1 июня 2017 г.). – Томск: Издательство Томский политехнический
университет, 2017. – Химия – с. 301.
2. Григорьева М.М., Шалжанова К.Б. Моделирование кинетики
синтеза органических соединений из оксида углерода и водорода // XIX
Международной научно-практической конференции студентов и молодых
ученых «Химия и химическая технология в XXI веке». Материалы
XIXМеждународной научно-практической конференции студентов и молодых
ученых, Химия (Томск, 21-24 мая 2018 г.). – Томск: Издательство Томский
политехнический университет, 2018. – Химия – с. 364 – 365.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Разработка кинетической модели синтеза органических соединений из оксида углерода и водорода»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету