Математическое моделирование технологии низкотемпературного синтеза метанола

1 Теоретическая часть 18
1.1 Физико-химические основы синтеза метанола 18
1.2 Современные катализаторы синтеза метанола 23
1.3 Современные технологические схемы синтеза метанола 25
1.3.1. Синтез метанола под давлением 5 МПа 26
1.3.2. Синтез метанола под давлением 5-9 МПа. 28
1.4 Конструкции современных реакторов синтеза метанола 29
1.5 Сырье и продукты реакторного блока синтеза метанола 30
1.5.1. Сырье синтеза метанола 30
1.5.2. Разделение метанола-сырца 33
2 Характеристики объекта исследования 35
2.1 Цели и задачи исследования 35
2.2 Характеристика компьютерной программы моделирования синтеза метанола Methanol TPU 36
2.3 Технологическая схема установки синтеза метанола М-750 39
3 Моделирование четырехполочного реактора синтеза метанола на компьютерной программе ТПУ 45
3.1 Подбор расхода сырья для повышения производительности реакторного блока по метанолу 45
3.2 Исследование профилей температур и концентраций в реакторе при повышенной производительности 46
3.3 Влияние увеличения расхода сырья на расход метанола из реакторного блока при среднем давлении синтеза 48
3.4 Прогноз изменения активности катализатора при повышенной производительности во время длительной работы установки. 51
4 Обсуждение результатов 58
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования 61
5.2 Анализ конкурентных технических решений 61
5.3 SWOT-анализ 63
5.4 Планирование работ по научно-техническому исследованию 67
5.4.1. Структура работ в рамках научного исследования 67
5.4.2. Определение трудоёмкости выполнения работ 69
5.4.3. Разработка графика проведения научного исследования 71
5.5 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 72
5.5.1. Расчет материальных затрат НТИ 72
5.5.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ 73
5.5.3. Основная заработная плата исполнителя темы 74
5.5.4. Расчет дополнительной заработной платы 76
5.5.5. Отчисления во внебюджетные фонды 77
5.5.6. Накладные расходы 77
5.5.7. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 78
5.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 79
6 Социальная ответственность 82
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
6.1.1. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 85
6.2 Производственная безопасность 86
6.2.1. Анализ потенциально возможных и опасных факторов, которые могут возникнуть на рабочем месте при проведении исследований 86
6.2.2. Отклонение показателей микроклимата 88
6.2.3. Нервно-психические перегрузки 89
6.2.4. Статические физические перегрузки 89
6.2.5. Повышенный уровень шума 90
6.2.6. Перегрузка зрительного аппарата 90
6.2.7. Недостаточная освещенность рабочей зоны 91
6.2.8. Электрический ток 91
6.2.9. Пожарная безопасность 92
6.3 Экологическая безопасность 93
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 94
Заключение 96
Список использованных источников 98

Весь текст будет доступен после покупки

Одним из самых важнейших крупнотоннажных химических продуктов является метиловый спирт. Метанол был обнаружен в древесном спирте в XVII веке, а в 1834 г. извлечен из продуктов сухой перегонки древесины. Это стало основным методом его производства, до освоения каталитического метода. Такой спирт содержал большое количество трудноотделимых примесей и ацетона. На сегодняшний день данный метод не имеет промышленного значения.
Впервые в промышленном виде метанол был получен в 1923 году. Этому предшествовала разработка процесса получения синтез-газа в начале 1920-х годов. На протяжении долгого времени отраслевой метанол служил в качестве топлива для хозяйственных нужд, а также стал одним из первых видов горючего для ДВС.
Природный газ является основным сырьем для производства метанола. Менее распространены технологии для получения синтез-газа с использованием отходов нефтепереработки, органического мусора, животной и растительной биомассы.
Расход метанола возрастает из года в год, на сегодняшний день этот показатель составляет более 160 млн. т/год. Метиловый спирт занимает одно из первых мест среди основных продуктов многотоннажной химии [1].
Метиловый спирт имеет большой потенциал во многих областях, и многообразие сфер его применения постоянно возрастает, это объясняет причину столь бурного роста спроса на это вещество.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретическая часть
1.1 Физико-химические основы синтеза метанола
Метиловый спирт - простейший представитель гомологического ряда предельных одноатомных спиртов. В свободном состоянии практически не встречается, можно обнаружить в небольших количествах в эфирных маслах. Также часто встречается в качестве простых эфиров среди природных красителей, алкалоидов и т. д.
В нормальных условиях метанол - это бесцветная, легколетучая, горючая жидкость. Он легко воспламеняется, а смеси с воздухом в объемных концентрациях 7-35% образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 8°С). Обладает опьяняющим эффектом и является для человеческого организма высокотоксичным веществом, с резким запахом, напоминающим этанол. Токсичным считается не сам метанол, а его продукты первичного распада, сперва формальдегид, а затем муравьиная кислота. В зависимости от дозировки может вызвать повреждение зрительного нерва вплоть до полной потери зрения, а 25-100 мл считается смертельной дозой для здорового человека.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кемалов Р.А. Технологии получения и применения метанола / Р.А. Кемалов, А.Ф. Кемалов. – Казань: Казан. ун-т, 2016. – 167 с.
2. «BusinesStat» готовые обзоры рынков: «Анализ рынка метанола в России в 2014-2018 гг., прогноз на 2019-2023 гг.».
3. Караваев М.М., Мастеров А.П. Производство метанола. – М.:Химия, 1973. – 160 с.
4. Кузнецов В.Д., Шуб В.С., Темкин М.И. Кинетика синтеза метанола и гидролиза метанола на медьсодержащем катализаторе. 65 (1.Экспериментальные результаты) // Кинетика и катализ. – 1984. – Т. 25. – №3. – С. 606–613. 6.
5. Новиков А.А. Прикладная кинетика процессов на основе синтез-газа. – Томск: Изд-во Том. ун-та, – 2001. – 156 с.
6. Шуб В.С., Кузнецов В.Д., Иванова Р.А., Снаговский Ю.С., Темкин М.И. Кинетика синтеза метанола на медьсодержащем катализаторе // Кинетика и катализ. – 1985. – Т. 26. – №2. – С. 349–355.
7. Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т. Технология синтетического метанола. – М.:Химия, 1984.
8. Рабочая инструкция № 39-01-р2, аппаратчику синтеза метанола 6, 5, 4 разряда отделения синтеза и перегонки производства метанола.
9. Мещеряков Г.В., Комиссаров Ю.А. Энергосберегающие схемы синтеза метанола // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/energosberegayuschie-shemy-sinteza-metanola, (дата обращения: 01.06.2023).

Весь текст будет доступен после покупки