WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Инженерная школа природных ресурсов Химическая технология переработки нефти и газа Отделение химической ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Химическая технология переработки нефти и газа

Отделение химической инженерии

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема работы Исследование активности высокодисперсных порошков железа в синтезе жидких углеводородов в GTL процессе УДК 661.715:662.76621.762:669.1 Студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Д33 Галанин Ярослав Константинович Руководитель Должность ФИО Ученая степень, Подпись Дата звание доцент Попок Евгений к.т.н .

Владимирович

КОНСУЛЬТАНТЫ:

По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»

Должность ФИО Ученая степень, Подпись Дата звание доцент Рыжакина Татьяна к.эк.н .

Гавриловна По разделу «Социальная ответственность»

Должность ФИО Ученая степень, Подпись Дата звание доцент Король Ирина к.х.н Степановна

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:

Руководитель ООП ФИО Ученая степень, Подпись Дата звание Отделение химической Кузьменко Елена к.т.н .

инженерии Анатольевна Томск – 2018 г .

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ ПО ООП

Код Результат обучения (выпускник должен быть готов) результата Профессиональные компетенции Применять базовые и специальные, математические, Р1 естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания в профессиональной деятельности Применять знания в области современных химических Р2 технологий для решения производственных задач Ставить и решать задачи производственного анализа, связанные с РЗ созданием и переработкой материалов с использованием моделирования объектов и процессов химической технологии Разрабатывать новые технологические процессы, проектировать и использовать новое оборудование химической технологии, Р4 проектировать объекты химической технологии в контексте предприятия, общества и окружающей среды Проводить теоретические и экспериментальные исследования в Р5 области современных химических технологий Внедрять, эксплуатировать и обслуживать современное высокотехнологичное оборудование, обеспечивать его высокую эффективность, выводить на рынок новые материалы, Р6 соблюдать правила охраны здоровья и безопасности труда на химико-технологическом производстве, выполнять требования по защите окружающей среды .

Универсальные компетенции Демонстрировать знания социальных, этических и культурных Р7 аспектов профессиональной деятельности .

Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в Р8 течение всего периода профессиональной деятельности .

Активно владеть иностранным языком на уровне, позволяющем Р9 разрабатывать документацию, презентовать результаты профессиональной деятельности .

Эффективно работать индивидуально и в коллективе, демонстрировать лидерство в инженерной деятельности и Р10 инженерном предпринимательстве, ответственность за результаты работы и готовность следовать корпоративной культуре организации .

–  –  –

Школа Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки (специальность) 18.03.01. «Химическая технология» (Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов) Отделение школы (НОЦ) Отделение химической инженерии

–  –  –





Финансовый менеджмент, Доцент, к.э.н, Рыжакина Татьяна Гавриловна ресурсоэффективность и ресурсосбережение Социальная ответственность Доцент, Король Ирина Степановна Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках:

–  –  –

Реферат Выпускная квалификационная работа содержит 83 с., 6 рис., 26 табл., 37 источников .

Ключевые слова: синтез Фишера-Тропша, синтез-газ, ультрадисперсный порошок железа, альтернативные источники энергии, углеводородный состав Объектом исследования является железный катализатор синтеза Фишера-Тропша, полученный методом электрического взрыва проводника в среде окиси углерода .

Цель работы – изучение каталитической активности в синтезе жидких углеводородов промотированного оксидом алюминия ультрадисперсного порошка железа, полученного методом электрического взрыва проводника .

В ходе исследования на первом этапе был получен железный катализатор из ультрадисперсного порошка железа. На втором этапе проводилось исследование полученного катализатора на каталитической установке .

В результате исследования были получены данные об активности катализаторных систем на основе УДП железа, зависимости выхода продуктов и их состав от условий процесса .

Область применения – химическая промышленность, выпускающая продукцию по методу Фишера-Тропша или другое производство, связанное с GTL-технологиями .

–  –  –

Оглавление Введение

1 Литературный обзор

1.1 Механизм реакций синтеза Фишера-Тропша

1.2 Катализаторы процесса

1.3 Реакторы синтеза Фишера-Тропша

1.4 Промышленное освоение синтеза Фишера-Тропша

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 28 3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования

3.1.2 Анализ конкурентных технических решений

3.1.3 SWOT-анализ

3.2 Планирование научно-исследовательских работ

3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования

3.2.2 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований

3.2.3 Определение трудоемкости выполнения работ

3.2.4 Разработка графика проведения научного исследования

3.2.5 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)

3.2.5.1 Расчет материальных затрат НТИ

3.2.5.2 Расчет затрат на специальное оборудование для проведения экспериментальных работ..... 42 3.2.5.3 Основная заработная плата исполнителей темы

3.2.5.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)

3.2.5.5 Накладные расходы

3.2.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта

3.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования

4. Социальная ответственность

4.1 Производственная безопасность

4.2 Экологическая безопасность

4.3 Электробезопасность.

4.4 Пожарная безопасность.

4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

4.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Постоянное ужесточение экологических требований в отношении нефтедобывающих предприятий обуславливает поиск и развитие технологий, позволяющих перерабатывать попутные нефтяные газы в ценные химические продукты и высококачественные топлива (Gas to liquid processes, GTL). Не менее важным вопросом в условиях поиска альтернативных источников энергии является переработка твердых горючих ископаемых и биомассы в жидкие топлива. Синтез Фишера-Тропша (синтез жидких углеводородов из смеси оксида углерода и водорода или иначе «синтез-газа») является второй стадией переработки альтернативных источников углеводородов (попутного газа, угля, биомассы и т.д.) при получении в получении топливных фракций .

Данная стадия является важнейшей для всего процесса, так как определяет выход и состав образующихся углеводородов, а так же необходимость и способ их облагораживания .

Чрезвычайно важным этапом проектирования установки GTL является подбор высокопроизводительной каталитической системы, позволяющей не только обеспечивать высокие степени конверсии исходных газов, но и необходимую селективность по целевым продуктам [1]. В качестве катализаторов в синтезе Фишера-Тропша нашли применение металлы VIII группы – железо, кобальт, никель, рутений .

Промышленное распространение получили каталитические системы на основе железа и кобальта, причем катализаторы на основе железа целесообразнее использовать в процессах где синтез-газ получают из угля, а на основе кобальта – где из природного и попутного газа. Железосодержащие катализаторы отличаются широким распределением продуктов и особенно высокой селективностью к образованию кислородсодержащих соединений и олефинов. Действующие технологии промышленного синтеза альтернативных жидких топлив компаний Shell и Sasol основаны на железосодержащих катализаторах .

Ранее авторами работы проводились исследования в области синтеза жидких углеводородов из CO и Н2 на ультрадисперсных железных катализаторах, полученных методом электрического взрыва порошка. Свойства электровзрывных железных порошков подробно описаны в работе .

Целью данного исследования было изучение каталитической активности в синтезе жидких углеводородов промотированного оксидом алюминия ультрадисперсного порошка железа, полученного методом электрического взрыва проводника .

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Механизм реакций синтеза Фишера-Тропша Синтез Фишера-Тропша является гетерогенно-каталитическим процессом, в котором активную роль компонентов катализаторов проявляют dэлементы VIII группы (Fe, Co, Ni, Ru). Синтез включает большое количество параллельных и последовательных превращений. Выбор катализатора и условий проведения процесса влияет на механизм реакции и возможность получения продуктов: парафинов, олефинов, ароматических соединений, спиртов, карбоновых кислот, альдегидов .

Синтез для железосодержащих катализаторов в общем виде можно описать уравнениями [1]:

(n+1)H2+2nCO CnH2n+2+ nCO2 nH2+2nCO CnH2n+ nCO2 А суммарную реакцию на железосодержащем катализаторе можно представить в виде следующего уравнения:

2CO+H2[-CH2-]+CO2

-H0=-207,9 кДж/моль Стоит отметить реакции, проходящие на кобальтосодержащих катализаторах, как наиболее распространенных наряду с железными:

(2n+1)H2+nCOCnH2n+2+nH2O 2nH2+nCOCnH2n+nH2O

Аналогично представляется суммарная реакция на кобальтосодержащем:

CO+2H2[-CH2-]+H2O

-H0 = -165 кДж/моль Со времени появления синтеза было предложено большое количество механизмов протекания реакции, что обусловлено сложностью и многостадийностью процесса. Несмотря на давнее знакомство научного сообщества с СФТ и большим количеством зарубежного и отечественного опыта, так же литературы, механизм не изучен с достаточной полнотой, а имеющиеся версии протекания реакций обладают недостатками, в особенности в объяснении получения тех или иных продуктов. Современные представления о механизмах можно свести к следующим версиям, сделанных по природе частиц, обеспечивающих рост цепи:

• Карбидный механизм;

• Механизм внедрения CO;

• Енольный механизм .

Указанные механизмы обладают общими стадиями образования продуктов: хемосорбция на поверхности катализатора с образованием активных частиц, ростом углеводородной цепи и обрывом этой цепи с десорбцией .

1) Карбидный механизм:

На первой стадии из адсорбированной молекулы СО образуется поверхностный карбид металла, который гидрируется водородом в метилен:

На второй стадии происходит олигомеризация в результате взаимодействия поверхностных метила и метилена, где первый играет роль инициатора процесса, а второй является мономером .

Обрыв цепи происходит в результате десорбции с поверхности катализатора с образованием алкенов либо алканов:

–  –  –

Механизм, предложенный Францем Фишером и Хансом Тропшем, способен объяснить происхождение в продуктах парафинов и олефинов, но не способен объяснить происхождение кислородосодержащих продуктов [2] .

2) Механизм внедрения СО:

Сам механизм предполагает, что С—С-связь будет образована при помощи внедренияСО по связи алкил-металл. На первой стадии образуется алкил-интермедиат, а в процессе увеличения углеродной цепи, CO внедряется в связь метил-метал, в результате образуется кислородосодержащий интермедиат, который восстанавливается до этил-интермедиата. Процесс продолжается до обрыва с образованием парафинов, олефинов и спиртов .

Механизм внедрения способен показать процесс образования кислородосодержащих углеводородов .

3) Енольный механизм:

Первая стадия заключается в образовании на поверхности катализатора гидроксикарбеновых интермедиатов путем гидрирования адсорбированного на металле В результате поликонденсации образуются С-С-связи CO .

гидроксиполиметиленового интермедиата, который инициирует образование продуктов синтеза в процессе наращивания углеродного скелета и десорбции с поверхности катализатора .

Енольный, как и предыдущий, механизм не только объясняет возможность образования олефинов и парафинов в синтезе Фишера-Тропша, но так же спиртов и альдегидов .

В защиту каждого из механизмов накоплен богатый материал, полученный экспериментальным путем. Но стоит отметить, что между ними невозможно сделать определенный выбор. Поэтому предлагаются более сложные механизмы. Составляемые из перечисленных выше трех, они делают попытки в полной мере объяснить распределение углеводородов, в том числе кислородосодержащих продуктов .

Примером такого современного представления механизма может послужить работа нидерландских ученых .

Работа основывается на механизме внедрения карбидных частиц и предполагает внедрение CO частиц в растущей углеродной цепи, благодаря чему образовываются кислородосодержащие соединения .

Побочные реакции образование метана в процессе гидрирования окиси углерода свойственны при использовании никелевых и кобальтовых катализаторов:

CO+3H2 CH4+H2O В свою очередь железные катализаторы обладают меньшей способностью к гидрированию, что сказывается на выходе нежелательного продукта к его уменьшению .

Один из продуктов синтеза – вода, вступает в реакции с монооксидом углерода по реакции паровой конверсии CO [3]:

CO+H2OCO2+H2 Реакция характерна для железосодержащих катализаторов. В связи с этим железные катализаторы могут использоваться в процессах с низким содержанием водорода в синтез-газе. Так же данную реакцию можно подавлять, например, выводом воды из реакционного процесса .

Процесс может быть осложнен образованием углерода на поверхности катализатора по реакции Белла – Будуара:

2COCO2+C Реакция способна привести к дезактивации катализатора за счет блокирования активных центров углеродосодержащими отложениями .

1.2 Катализаторы процесса Катализатор в процессе Фишера-Тропша – один из важнейших компонентов, определяющий возможности направления синтеза, т.е. влияет на состав синтезируемых продуктов. При выборе катализатора стоит учитывать потребности рынка в синтезируемых продуктах и исходном сырье .

В процессе синтеза происходит хемосорбция окиси углерода и водорода на поверхности катализатора, в связи с чем необходимо наличие у металла незаполненной d-орбитали, что является тем условием, при котором активные металлы смогут вступать во взаимодействие с синтез-газом, участвовать в хемосорбции его компоненты .

Катализаторы на основе никеля проявляют большую активность в образовании метана и большого количества соединений с монооксидом углерода .

Для рутениевых катализаторов характерна высокая способность к полимеризации и активность при относительно низких температурах (до 100°С). Также возможно получение высокомолекулярных парафинов, если создать необходимое для этого рабочее давление около 10-20 МПа. При более низких давлениях основным продуктом синтеза является метан. Хотя уже было обнаружено, что типичное распределение продуктов синтеза Фишера-Тропша можно получить в присутствии рутениевого катализатора в более мягких условиях (0,1 - 0,2 МПа, t = 200 250°С). Но эти катализаторы являются очень дорогими .

Катализаторы на железной основе проявляют высокую активность в широком интервале температур (200 - 350°C и выше), что делает их применимыми в высокотемпературных процессах Фишера-Тропша .

Промышленное использование железных катализаторов сводится к получению продуктов с большим содержанием олефинов, содержащих значительное количество кислородосодержащих соединений. Так же существуют разработки железоуглеродных и наноразмерных (допированные оксидами алюминия и калия) для селективного производства одноатомных спиртов .

Более привлекающие внимание катализаторы на кобальтовой или железной основе. При выборе между Fe- и Co-катализаторами следует учитывать его стоимость, способность сохранять активность и рассмотреть ассортимент синтезированных продуктов. Первичными продуктами при синтезе на данных катализаторах являются -олефины. Но из-за реакционной способности продукты гидрируются, происходят процессы крекинга и изомеризации, что приводит к образованию побочных продуктов. Наибольшую селективность для метода Фишера Тропша при получения топлива проявляют кобальтовые, так как образование кислородсодержащих и ароматических соединений можно свести практически к нулю, а на выходе образуются среднедистиллятные фракции. Так же температура для создания условий использования кобальтовых катализаторов ниже железных (200 - 260°С против 240 - 350°С). Результатом реакций водяного газа становится образование дополнительного количества водорода, что особенно свойственно при использовании железного катализатора. Это позволяет использовать железо, если синтез-газ с низким содержанием водорода. В пользу выбора железного катализатора играют такие важные факторы как низкое метанообразование при повышенных температурах, его стоимость, более повышенный выход изопарафинов .

Элементы Ti, V, Cr и Mn в настоящее время не применяются в качестве основы катализаторов промышленного синтеза Фишера-Тропша, в связи с тем, что их оксиды при температуре, необходимой при получении катализатора, трудно или совсем не восстанавливаются до металла. Тем не менее продолжаются исследования. Так в Саудовской Аравии был разработан катализатор Mn-Fe. Для приготовления этого катализатора MnO2-Fe2O3 был использован метод соосаждения. Промышленное использование Мn-Fe катализатора планируется для переработки в олефины синтез-газа, произведенного из биомасс .

В составе катализатора помимо основного металла используются также добавки – промоторы. Рассматривая принцип действия, их делят на структурные и энергетические. Структурные промоторы - способствующие образованию развитой поверхности катализатора и препятствуют рекристаллизации его активной фазы. Хорошо подойдут трудно восстанавливаемые оксиды алюминия, циркония, титана, магния. Для осажденных катализаторов ими могут представиться такие носители как кизельгур, доломит, диоксид кремния, цеолиты, алюмосиликат. Энергетические промоторы – это те, что способны увеличить скорость реакции и повлиять на ее селективность .

Стоит отметить, что в катализатор можно вводить и другие включения, которые влияют следующим образом:

• Изменяют каталитическую активность формированием на поверхности новых дополнительных активных центров;

• Благодаря взаимодействиям с предыдущими включениями происходит возникновение синергетического эффекта;

• Проявляется независимое влияние от других компонентов на активность катализатора .

Никель может использоваться в роли промотора к кобальту .

Стабильность, активность и селективность будет возрастать в зависимости от того, какой состав и тип оксидного носителя используется. Никель вводится пропиткой вводным раствором Ni(NО3)2 либо другим никельсодержащим, где Ni – двухвалентен, а так же может находиться в растворах содержащем другие применяемые промоторы. Следующим этапом катализатор сушат и прокаливают, используя температуру до 600°С (чаще всего при 200 - 400°С), Нежелательно образование никелевой шпинели NiAl2O4 в любом заметном количестве. Количество Ni необходимого для достижения эффекта промотор, различаются для разных каталитических систем в зависимости от таких факторов, как количество кобальта, типа носителя, наличие каких-либо других промоторов или модификаторов, выбор способа получения катализатора .

Использование промоторов предполагает весовое отношение промоторкатализатор от 0,01/1 до 1/1, но предпочтительнее от 0,025/1 до 0,1/1 .

Содержание кобальта ограничивается в пределах 2-50% .

Для железных катализаторов наиболее используемы в роли промоторов карбонаты щелочных металлов. Ионы щелочного металла попадают под электродонорное влияние атомов железа, расположенных рядом с адсорбируемой частицей, благодаря чему адсорбция ионов щелочного металла проходит легче. В процессе хемосорбции ослабляется связь C-O. В тоже время щелочной металл, отдающий электроны железу, ослабляет связь между ним и водородом, который так же отдает электроны в процессе хемосорбции. Добавка щелочных соединений увеличивает количество хемосорбированного оксида углерода, происходит снижение количества хемосорбированного водорода. Так добавка 0,2–1% (масс.) К2СО3 (по отношению к железу) способна почти вдвое повысить теплоту хемосорбции СО, что приведет к увеличению количества адсорбированного СО.

Одновременно количество адсорбированного водорода и теплота его хемосорбции уменьшатся, что повлияет на селективность процесса следующим образом:

1) Увеличится скорость реакций с участием монооксида углерода (как сам синтез, так и конверсия, и реакция Будуара);

2) Процесс роста цепей ускоряется, распределение образования продуктов синтеза смещается в сторону молекул с наиболее крупной цепочкой;

3) Повышение содержания олефинов в продуктах синтеза;

4) Увеличение содержания кислородосодержащих веществ;

5) Подавляется метанообразование .

Промоторы на основе магния, лантана и кальция способны повысить поверхностную активность катализатора. Порядок, в котором увеличения активности следующий: CaMgLa. Некоторое количество этих добавок, рассчитываемое в атомном соотношении Х/Fe = 0,02 (где Х это Са, Mg либо La), способно снизить образование углеродистых отложений на поверхности катализаторов, причем и в процессе восстановления, и в самой реакции. Данные промоторы ингибируют катализаторы к гидрированию, уменьшают процесс метанообразования, улучшают конверсию СО, повышают селективность образования олефинов, а так же продуктов с более высокой молекулярной массой .

Для кобальтовых катализаторов актуальны разработки направленные на поиск более активных катализаторов среди иридия, роди и платины. Было установлено, что при добавлении этих металлов к кобальтовому, нанесенному на оксид алюминия, существенно повышается активность для получения углеводородов из синтез-газа, даже в отсутствии дополнительного металлического или металлооксидного промотора. Выбирая из оксидов алюминия, предпочтительней использовать гамма-окись алюминия. Несмотря на собственную активность платины, иридия и родия как катализаторов Фишера-Тропша, явного улучшения каких-либо параметров при использовании благородных металлов с кобальтовыми катализаторами не происходит, если каталитическим компонентом выбран не оксид алюминия, например, SiO2 или TiO2 .

На сегодняшний день мы имеем широкий спектр направлений по разработке тех или иных нюансов в процессах, проходящих в синтезе методом Фишера-Тропша, большая часть которых относится к теме катализаторов, и большой объем интересной литературы касающейся этих направлений .

Например, работы описывающие применение Ti в роли модификатора катализаторов на основе кобальта [4], рутения [5], родия [6], церия (в форме TiO2)[7, 8]. Существует интерес к катализаторам на основе комбинирования родия с никелем [9]. Так же активно продолжаются разработки в исследовании «классических» металлов, в том числе того же никеля. Некоторое внимание исследователей приковывает рутений наличием эффекта ступенчатой поверхности [10-12]. Стоит отметить, что исследование новых металлов на каталитические возможности довольно трудоемким процессом, ведь небольшие изменения связанные с химическим составом, могут сильно повлиять на выход и селективность продуктов: добавление платины к кобальтовой основе усиливает активность [13], но некоторое увеличение концентрации металла приводит к повышению образования метилового спирта [14] .

Целью включения одних добавок может быть повышение активности и селективности, например, модификация наночастиц рутения с ионными добавками, в зависимости от добавок, смещает селективность в сторону образования высокомолекулярных парафинов, олефинов, спиртов [15]. Другие применяются для защитных функций катализатора от отравлений углеродом [16-17] или серой [18] .

Катализатор, основой которого является состав Fe-Mn-V-K, способствует получению на выходе алкенов, как утверждает источник [19, 20]. Железомарганцевые наночастицы наносимые на углеродные нанотрубки так же способствуют образованию алкенов [21]. Углеводородные разветвленные продукты могут образовываться путем алкилиденового механизма с использования катализаторов, имеющих состав Fe-Si-K и Co/SiO2 [22] .

Активность и селективность катализаторов, имеющих многокомпонентный состав определяются не только химическим составом катализатора, но и такими факторами как температура [48] или окислительновосстановительные свойства компонентов катализатора, регулируемые промоторами [23, 24]. Некоторые факторы, которые влияют на синтез, описаны в [25]. Зависимость размера частиц катализатора параметры процесса можно прочесть в [26, 27], а исследования по размерным эффектам кобальтового катализатора модифицированного платиной можно узнать в [28] .

Одним из важнейших вопросов синтеза Фишера-Тропша является распределение углеводородов по молеклярной массе, связанное с законом Андерсона-Шульца-Флори [29]. Контроль средней молекулярной массы продуктов синтеза Фишера-Тропша исследовал Ходаков Ю., использовав нанореакторы с инкорпорированными наночастицами [30] .

1.3 Реакторы синтеза Фишера-Тропша Для технической реализации синтеза Фишера-Тропша можно использовать три варианта реактора: со стационарным, псевдосжиженным или суспендированным слоем катализатора. Конструкция реактора определяется теми продуктами, для которых он предназначается .

Основными требованиями к реакторам синтеза Фишера-Тропша являются: обеспечение высокой скорости реакций, изотермичность, высокоэффективный теплоотвод, минимальное отравление катализатора, а так же простота конструкции и эксплуатации .

Для современных реакторов Фишера-Тропша характерно использование двух температурных режимов – высокотемпературного (300 – 360 °C) и низкотемпературного (200 – 250 °C). Для железных катализаторов используется высокотемпературный режим, при котором идет образование бензина и линейных низкомолекулярных олефинов. Использование низкотемпературного режима с катализатором кобальтового или железного состава позволяет получать высокомолекулярные линейные воски .

Для реакторов со стационарным слоем катализатора характерно:

проведение процессов в реакторах трубчатого типа, катализатор у которых располагается в трубах, а межтрубное пространство оборудовано для охлаждения и отвода выделяющегося во время реакции тепла. Использование реакторов со стационарным слоем катализатора невозможно без систем охлаждения, в виду высокой экзотермичности реакции, так как перегревы вызывают изменения в катализаторе, ведущие к невозможности его использования [31]. Испарение жидкости межтрубного пространства является лучшим способом отведения тепла из системы синтеза. Подача синтез-газа осуществляется сверху вниз, процесс проводится при повышенном давлении .

Чувствительность к перегревам делает такие способы ускорения процесса как более быстрая подача синтез-газа или увеличение температуры невозможными [32] .

Главным преимуществом реакторов со стационарным каталитическим слоем является его довольно простое эксплуатирование: отсутствуют проблемы с отделением катализатора, ограничений в получаемых продуктах нет. Тем не менее существует ряд недостатков: металлоемкость довольно высока, перегрузка катализатора проходит довольно сложно, давление заметно перепадает по длине, крупные зерна катализатора диффузионно ограничены .

От катализатора требуется высокая теплопроводность для эффективности транспортировки тепла реакции .

Рисунок 1. Реактор с неподвижным слоем катализатора:

Реакторы с суспензированным слоем катализатора (сларри реакторы) .

Для процесса синтеза характерно использование барботажных колонн, которые загружаются измельченным катализатором, суспензированном в жидкости. При таком коллоидном состоянии катализатора, синтез-газ проходит через него маленькими пузырьками. Отведение теплоты происходит за счет испарения в трубах теплообменника. Регулирование температуры происходит давлением насыщенного водяного пара. Ограничения диффузионных процессов в таких реакторах носят минимальный характер за счет развития поверхности массообмена на границах газовых пузырьков. Следствием увеличения скорости газового потока становится коагуляция пузырьков газа, в свою очередь, приводящая к уменьшению поверхности массообмена. Реакторы способны обеспечивать хороший тепло-отвод и изотермичность процесса. За счет интенсивного перемешивания и малого размера частиц увеличивается производительность катализатора почти в четыре раза, если рассматривать один объем катализатора. Но из-за того, что катализатор в реакторе занимает совсем немного места, то и в общем производительность находится на том же уровне, что и предыдущий реактор, и составляет около 100 кг продукта на 1 м 3 реакторного пространства в час. Продуктами становятся углеводороды с длинными цепочками, например, воски. Стоит отметить, что в барботажном реакторе происходит образование большего количества оксигенатов, по сравнению с трубчатым реактором и аналогичным катализатором .

Преимуществами трехфазного реактора называют стоимость и изотермичность .

Но из-за состояния катализатора происходит большее отравление сероводородом .

Рисунок 2. Реактор с суспендированным Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора – это реакторы высокотемпературного синтеза Фишера-Тропша, продуктами реакции которого являются соединения бензиновой фракции, кроме того олефины (чаще всего содержащие 2-4 атома углерода в цепи), а также кислородсодержащие соединения .

Процесс состоит в том, что частицы катализатора и синтез-газ быстро транспортируются в реактор, где движение замедляется, повышается концентрация катализатора. Концентрация в этой области остается постоянной .

Вывод веществ, к которым относятся продукты, остатки синтез-газа и катализатор, осуществляется в верхней части реактора, откуда направляются в сепаратор для отделения катализатора [33]. Достоинством таких реакторов является теплоотвод. Так же присутствуют сложности при выведения реактора в рабочий режим и отделение катализатора от продуктов .

Холодильник с циркуляцией масла вмонтирован в реакционный аппарат .

Равномерность циркуляции играет важную роль для катализатора, для которого любое нарушение в движении изменит условия синтеза. По таким изменениям можно судить о характере нарушения. Например, в продуктах реакции замечено повышение высокомолекулярных продуктов, скорее всего проблема заключается в забитых трубках холодильника .

Рисунок 3. Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора .

К катализатору реактора псевдоожиженного слоя выдвигается требование: обладание высокой устойчивостью к истиранию. Механическая прочность является критерием устойчивости для зерен катализатора, зачастую исключающий применение зарекомендовавших себя в неподвижном слое, требуется разработка новых катализаторов. Существуют и другие технологические недостатки и ограничения реактора, связываемые с равномерностью контакта между газом и катализатором, катализаторной пылью, которую несколько сложно отделить, процессом оседания катализатора в реакторе и деактивацией катализатора продуктом побочных реакций углеродом .

1.4 Промышленное освоение синтеза Фишера-Тропша Родиной первых промышленных реакторов синтеза Фишера-Тропша становится Германия (Ruhrchemie, 1935). Реактор с неподвижным слоем имел общую годовую мощностью 100-120 тыс. тонн, а его продуктами были бензин (автомобильный занял около 72%), дизельное топливо, смазочные масла .

Синтез-газ получался путем газификации угля .

ЮАР в 1955 году было запущено производство синтетических топлив компанией Использовались реакторы с циркулирующим Sasol .

псевдоожиженным слоем (процесс – «Syntoleum»). В данный момент произошла замена на обычные реакторы с псевдоожиженным слоем (Sasol Advanced Synthol). Синтез-газ получается так же газификацией угля .

Синтезируемые продукты – бензин, сжиженный газ, дизельное топливо .

Во всем мире сейчас функционируют всего четыре крупнотоннажных завода XTL 3-го поколения: Mossel Bay (ЮАР) - PetroSA, 1993, основанный на технологии Sasol; Bintulu (Малайзия) - Shell, 1993; Oryx (Катар) - Sasol (совместно с Qatar Petroleum), 2006 и Pearl (Катар) - Shell, 2011. На действительно большую производительность: свыше 1,5 млн т в год, катарский завод вышел на рабочую производительность уже в 2009 г. В конце 2011 г .

Shell завершила строительство в том же самом Катаре крупнейший в истории завод, изготовляющий синтетические топлива, производительностью 6 млн т в год [34]. Общее технологическое сходство для заводов третьего поколения применение трехстадийной схемы с получением воска и дальнейшей гиперпереработкой. Различия проявляются в получении синтез-газа и реакторах: для получения синтез-газа Sasol применяет парокислородную автотермическую конверсию, а Shell - технологию парциального окисления собственной разработки. Реакторы Фишера-Тропша у Sasol трехфазные, а у Shell - многотрубные реакторы со стационарным слоем катализатора [35] .

3 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования Для анализа потребителей результатов исследования необходимо рассмотреть целевой рынок и провести его сегментирование .

Целевой рынок – сегменты рынка, на котором будет продаваться в будущем разработка. В свою очередь, сегмент рынка – это особым образом выделенная часть рынка, группы потребителей, обладающих определенными общими признаками .

Сегментирование – это разделение покупателей на однородные группы, для каждой из которых может потребоваться определенный товар (услуга) .

Можно применять географический, демографический, поведенческий и иные критерии сегментирования рынка потребителей, возможно применение их комбинаций с использованием таких характеристик, как возраст, пол, национальность, образование, любимые занятия, стиль жизни, социальная принадлежность, профессия, уровень дохода .

Целесообразно выбрать два наиболее значимых критерия: размер компании и отрасль, по которым будет производиться сегментирование рынка .

Таблица 5 – Карта сегментирования рынка Отрасль Газодобывающие Нефтегазодобывающие предприятия предприятия Размер компании

–  –  –

Бф – продукт проведенной исследовательской работы;

Бк1 – «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза»;

Бк2 – «ИНФРА» .

Таким образом, на основании таблицы 9 можно сделать вывод, что разработанный в ходе исследовательской работы катализатор может составить серьезную конкуренцию уже имеющимся на российском рынке производителям. Главными преимуществами данной разработки является довольная высокая производительность и срок службы при относительно низкой цене .

3.1.3 SWOT-анализ SWOT – Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы) – представляет собой комплексный анализ научно-исследовательского проекта. SWOT-анализ применяют для исследования внешней и внутренней среды проекта .

На основе анализа, проведенного в предыдущих разделах бакалаврской работы был составлен SWOT-анализнаучно-исследовательского проекта .

Результаты первого этапа SWOT-анализа представлены в таблице 7 .

–  –  –

3.2.3 Определение трудоемкости выполнения работ Трудоемкость выполнения научного исследования оценивается экспертным путем в человеко-днях и носит вероятностный характер, т.к .

зависит от множества трудно учитываемых факторов. Для определения

–  –  –

К2 2 2 2 3 3 3 2,4 2,4 2,4 1,2 1,2 1,2 2 2 2

–  –  –

где Tкал – количество календарных дней в году; Т вых – количество выходных дней в году; Т пр – количество праздничных дней в году .

На основе таблицы 18 строится календарный план-график (приложение А) .

График строится для максимального по длительности исполнения работ в рамках научно-исследовательского проекта с разбивкой по месяцам и декадам (10 дней) за период времени выполнения выпускной квалификационной работы .

–  –  –

3.2.5 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) В процессе формирования бюджета НТИ используется следующая группировка затрат по статьям:

материальные затраты НТИ;

затраты на специальное оборудование для экспериментальных работ;

основная заработная плата исполнителей темы;

дополнительная заработная плата исполнителей темы;

отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления);

накладные расходы .

–  –  –

где – первоначальная стоимость, руб; – время полезного использования, год .

Результаты расчетов приведены в таблице 19 .

3.2.5.3 Основная заработная плата исполнителей темы Для расчета основной заработной платы используем месячный оклад руководителя, консультанта ЭЧ, консультанта СО .

Статья включает основную заработную плату работников, непосредственно занятых выполнением НТИ, (включая премии и доплаты) и дополнительную заработную плату.

Также включается премия, выплачиваемая ежемесячно из фонда заработной платы в размере 20 – 30 % от тарифа или оклада:

–  –  –

где – месячный должностной оклад работника, руб.; – количество месяцев работы без отпуска в течение года; – действительный годовой фонд рабочего времени научно – технического персонала, раб. дн .

В таблице 19 приведен баланс рабочего времени каждого работника НТИ .

Таблица 19 – Баланс рабочего времени

–  –  –

Количество нерабочих дней выходные/праздничные дни:

Потери рабочего времени отпуск:

невыходы по болезни:

Действительный годовой фонд рабочего времени

–  –  –

3.2.5.5 Накладные расходы Накладные расходы учитывают прочие затраты организации, не попавшие в предыдущие статьи расходов: печать и ксерокопирование материалов исследования, оплата услуг связи, электроэнергии, размножение материалов и т.д. Их величина определяется по следующей формуле:

(12) где – коэффициент, учитывающий накладные расходы .

Величину коэффициента накладных расходов kнр допускается взять в размере 16%. Результаты расчета накладных расходов на НТИ приведены в таблице 25 .

3.2.5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта Рассчитанная величина затрат научно-исследовательской работы (темы) является основой для формирования бюджета затрат проекта, который при формировании договора с заказчиком защищается научной организацией в качестве нижнего предела затрат на разработку научно-технической продукции .

Определение бюджета затрат на научно-исследовательский проект приведен в таблице 23 .

Таблица 23 – Расчет бюджета затрат НТИ

–  –  –

3.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования Определение эффективности происходит на основе расчета интегрального показателя эффективности научного исследования. Его нахождение связано с определением двух средневзвешенных величин: финансовой эффективности и ресурсоэффективности .

Интегральный финансовый показатель разработки определяется как:

Ф рi I финр исп.i

–  –  –

I исп разработки ( ) определяется на основании интегрального показателя ресурсоэффективности и интегрального финансового показателя по формуле:

–  –  –

Вывод: сравнительный анализ интегральных показателей эффективности показывает, что предпочтительным является первый вариант исполнения, так как данный вариант исполнения является наиболее экономичным и ресурсоэффективным .

4. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ

Выполнение выпускной квалификационной работы осуществлялось на лабораторной каталитической установке «Катакон». На данной установке проводились исследования каталитической активности железного катализатора Фишера-Тропша в процессе синтеза жидких углеводородов .

Объект исследования – железный катализатор, полученный методом электрического взрыва. Сырьё – синтез-газ (Н2:СО = 2:1). Цель работы – исследование активности катализатора в процессе получения жидких углеводородов из монооксида углерода и водорода .

Лабораторная установка, хроматографический комплекс и персональный компьютер расположены в лабораторном помещении кафедры ХТТиХК ТПУ .

Рабочая зона оборудована системами отопления, водоснабжения, вентиляции воздуха, комбинированным освещением; соответствует .

4.1 Производственная безопасность Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования ГОСТ 12.0.003-74. Процесс на каталитической установке протекает при высоких температурах (до 400 С) и следствием этого является то, что получаемые продукты находятся в жидком и газообразном состоянии. Это делает их более активными. Большинство ядовитых веществ попадает в организм человека через органы дыхания. Это опасно из-за большой всасывающей способности слизистой оболочки носа и дыхательной поверхности легких. Получаемые жидкие углеводороды содержат около 20 масс. % ароматических углеводородов (бензол, толуол и т.д.). Они относятся к ядовитым (токсичным) веществам. Помимо этого в состав выделяющихся газов входят непрореагировавшие водород и монооксид углерода .

ГОСТ 12.1 .

007–76 ССБТ. Бензол по своему биологическому действию относится по характеру действия к канцерогенам. При непродолжительном вдыхании паров бензола не возникает немедленного отравления, если организм человека подвергается длительному воздействию бензола в малых количествах, последствия также могут быть очень серьёзными. В этом случае хроническое отравление бензолом может стать причиной лейкемии (рака крови) и анемии (недостатка гемоглобина в крови) .

Толуол вызывает аналогичные изменения со стороны крови, но несколько слабее, чем бензол .

В воздухе кроме токсичных веществ содержится так называемая производственная пыль. Выделение пыли происходит при таблетировании и дроблении катализатора. Длительный контакт с производственной пылью в данном случае приводит к хроническому заболеванию легких – силликозу .

Поэтому важно знать, какая предельно допустимая концентрация этих веществ должна быть в воздухе, чтобы они не оказывали сильного влияния на организм человека. По определению, ПДК вещества в воздухе рабочей зоны – концентрация, которая при ежедневной работе без средств защиты в течении 8 часов или другой продолжителности, но не более 40 часов в неделю, в течении всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья .

Таблица 26 – Предельно допустимые концентрации токсичных веществ в воздухе рабочей зоны (ГН 2.2.5.1313-03) Наименование ПДК рабочей Класс Примечание зоны, мг/м опасности Монооксид Образует углерода карбоксигемоглобин, надолго уменьшая поступление кислорода Бензол Канцероген, обладает наркотическим действием

–  –  –

ГОСТ 4.011–89 ССБТ .

Средствами защиты от попадания на кожу вредных химических веществ служат резиновые перчатки, лабораторные халаты, шапочки, обувь. Для защиты дыхательных путей от действия вредных химических веществ служат специальные ватно-марлевые повязки, респираторы, противогазы. Для защиты слизистой оболочки глаз можно использовать специальные очки. Средством защиты от поражения вредными химическими веществами служит также точное соблюдение техники безопасности и инструкций к используемым веществам .

Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в лаборатории при проведении испытаний Проанализируем факторы рабочей зоны на предмет выявления их вредных проявлений. В данном исследовании к факторам рабочей зоны относятся производственные метеоусловия, электромагнитные поля, производственное освещение, шумы, вибрации .

СанПиН 2.2 .

4.548–96. Микроклимат производственных помещений – это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей .

Метеорологические условия рабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характер работы. Микроклимат характеризуется температурой воздуха, его влажностью и скоростью движения, а также интенсивностью теплового излучения. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям .

Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару или профзаболеванию. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либо обморожения .

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая влажность при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных органов работающего .

В помещении, где находится компьютер, средняя температура воздуха 22 С, относительная влажность воздуха 55 %, скорость движения воздуха – 0,1 м/c. Ориентируясь на оптимальные и допустимые показатели микроклимата на рабочих местах (СаНПиН 2.2.2.542-96), можно сделать вывод о том, что метеоусловия являются оптимальными, то есть обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакции терморегуляции и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности .

ГОСТ 12.1 .

006–84 ССБТ. Спектр электромагнитного излучения (источником является компьютер) природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, имеет диапазон волн от тысяч километров (переменный ток) до триллионной доли миллиметра (космические энергетические лучи).

Есть два источника электромагнитного излучения:

монитор и системный блок .

Длительное воздействие электромагнитного поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечнососудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, изменение кровяного давления и пульса .

Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах нормы допустимых уровней напряженности электрических полей зависят от времени пребывания человека в контролируемой зоне. Время допустимого пребывания в рабочей зоне в часах составляет Т = 50/Е – 2. Работа в условиях облучения электрическим полем с напряженностью 20–25 кВ/м продолжается не более 10 минут. При напряженности не выше 5 кВ/м присутствие людей в рабочей зоне разрешается в течение 8 часов .

Особые требования к помещениям, в которых эксплуатируются компьютеры:

1. не допускается расположение рабочих мест в подвальных помещениях;

2. площадь на одно рабочее место должна быть не меньше 6 м2, а объем – не менее 20 м3;

3. для повышения влажности воздуха в помещениях с компьютерами следует применять увлажнители воздуха, ежедневно заправляемые дистиллированной или прокипяченной питьевой водой. Перед началом и после каждого часа работы помещения должны быть проветрены .

СП 52.13330.2011. Наиболее важной областью оптического спектра электромагнитных излучений является видимый свет (излучение с длиной волны от 0,38–0,4 до 0,75–0,78 мкм). Он обеспечивает зрительное восприятие, дающее около 90 % информации об окружающей среде, влияет на тонус центральной и периферической нервной системы, на обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека. Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости. Слишком низкие уровни освещенности вызывают апатию и сонливость, а в некоторых случаях способствуют развитию чувства тревоги .

Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождаются снижением интенсивности обмена веществ в организме и ослаблением его активности. К таким же последствиям приводит длительное пребывание в световой среде с ограниченным спектральным составом света и монотонным режимом освещения .

Работа, связанная с документами, требует хорошего освещения. Излишне яркий свет снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействие чрезмерной яркости может вызывать фотоожоги глаз и кожи, кератиты, катаракты и другие нарушения .

Гигиеническое нормирование искусственного и естественного освещения. Нормируемыми параметрами для систем искусственного освещения являются: величина минимальной освещенности Lдоп, допустимая яркость в поле зрения Lдon, а также показатель ослепленности Р и коэффициент пульсации Кп (СНиП 23–05–95) .

СН 2.2.4/2.1.8.562–96. Шум лабораторной установки – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при механических колебаниях в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной) .

Длительное воздействие шума снижает остроту слуха и зрения, повышает кровяное давление, утомляет центральную нервную систему, в результате чего ослабляется внимание, увеличивается количество ошибок в действиях рабочего, снижается производительность труда. Воздействие шума приводит к появлению профессиональных заболеваний и может явиться причиной несчастного случая .

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания с частотой 16– 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм .

Для снижения шума в помещениях проводятся следующие основные мероприятия:

уменьшение уровня шума в источнике его возникновения;

звукопоглощение и звукоизоляция;

установка глушителей шума;

рациональное размещение оборудования .

ГОСТ 12.1 .

012–90 ССБТ. Вибрация лабораторной установки – процесс распространения механических колебаний в твердом теле. Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела). При воздействии общей вибрации наблюдаются нарушения сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, изменения в вестибулярном аппарате. Локальная вибрация, возникающая при работе с ручным механизированным инструментом (в данном случае это мышь), вызывает спазмы периферических сосудов, различные нервно-мышечные и кожно-суставные нарушения .

Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок .

Для снижения вибрации используют следующие методы:

виброизоляция;

вибродемпфирование, под которым понимают превращение энергии механических колебаний в тепловую .

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение, лечебно-профилактические мероприятия .

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах соответствуют требованиям Санитарных правил и нормативов «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый период года .

В лаборатории предусмотрены следующие нормы производственной санитарии:

Температура в помещении:

в холодный период (+15)-(+24)°С;

в тёплый период (+16)-(+27)°С .

Влажность воздуха в помещениях:

в холодный период – не более75 %;

в тёплый период – не более 55-75 % .

Скорость движения воздуха:

в холодный период – 0,1-0,4 м/с;

в теплый период – 0,1-0,5 м/с .

4.2 Экологическая безопасность ГН 2.2.5.1313–03. Вредное воздействие установки распространяется главным образом на атмосферу. Для борьбы с загрязнением воздуха на каталитической установке следует использовать как можно меньшие значения расхода синтез-газа, так как выброс газообразных продуктов осуществляется напрямую в атмосферу .

Воздействие на гидросферу и литосферу отсутствует, так как слив вредных веществ и выброс твердых остатков отсутствует .

4.3 Электробезопасность .

ГОСТ 12.1 .

038–82 ССБТ. Электробезопасность установки должна обеспечиваться в любых возможных нормальных и аварийных эксплуатационных ситуациях. Источниками электрической опасности являются:

оголенные части проводов или отсутствие изоляции;

отсутствие заземления;

замыкания;

статическое напряжение .

Электробезопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением следующих мероприятий:

соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия;

ограждения токоведущих частей;

применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;

применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

применение устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;

использование средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в электроустановках, в которых их напряженность превышает допустимые нормы .

Для контроля предельно допустимых значений напряжений прикосновения и токов измеряют напряжения и токи в местах, где может произойти замыкание электрической цепи через тело человека. Класс точности измерительных приборов не ниже 2,5 .

Все помещения лаборатории должны соответствовать требованиям электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79 .

Все электрооборудование с напряжением свыше 36 В, а также оборудование и механизмы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть надежно заземлены .

Для отключения электросетей на вводах должны быть рубильники или другие доступные устройства. Отключение всей сети, за исключением дежурного освещения, производится общим рубильником .

В целях предотвращения электротравматизма запрещается:

работать на неисправных электрических приборах и установках;

перегружать электросеть;

переносить и оставлять без надзора включенные электроприборы;

работать вблизи открытых частей электроустановок, прикасаться к ним;

загромождать подходы к электрическим устройствам .

обо всех обнаруженных дефектах в изоляции проводов, неисправности рубильников, штепсельных вилок, розеток, а также заземления и ограждений следует немедленно сообщить электрику;

в случае перерыва в подаче электроэнергии электроприборы должны быть немедленно выключены;

категорически запрещается прикасаться к корпусу поврежденного прибора или токоведущим частям с нарушенной изоляцией и одновременно к заземленному оборудованию (другой прибор с исправным заземлением, водопроводные трубы, отопительные батареи), либо прикасаться к поврежденному прибору, стоя на влажном полу;

при поражении электрическим током необходимо как можно быстрее освободить пострадавшего от действия электрического тока, отключив электроприбор, которого касается пострадавший. Отключение производится с помощью отключателя или рубильника;

при невозможности быстрого отключения электроприбора необходимо освободить пострадавшего от токоведущих частей деревянным или другим не проводящим ток предметом источник поражения;

во всех случаях поражения электрическим током необходимо вызвать врача .

4.4 Пожарная безопасность .

Все помещения лаборатории должны соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83 .

Лаборатория должна быть оснащена пожарными кранами (не менее одного на этаж) с пожарными рукавами. В каждом рабочем помещении должны быть в наличии огнетушители и песок, а в помещениях с огнеопасными и легковоспламеняющимися веществами – дополнительные средства пожаротушения .

В помещении лаборатории на видном месте должен быть вывешен план эвакуации сотрудников в случае возникновения пожара .

Распоряжением по лаборатории из числа сотрудников назначается группа (3 – 5 человек), которая организует все противопожарные мероприятия, получив инструктаж местной пожарной команды .

Все сотрудники лаборатории должны быть обучены правилам обращения с огне- и взрывоопасными веществами, газовыми приборами, а также должны уметь обращаться с противогазом, огнетушителем и другими средствами пожаротушения, имеющимися в лаборатории .

В помещениях лаборатории и в непосредственной близости от них (в коридорах, под лестницами) запрещается хранить горючие материалы и устанавливать предметы, загромождающие проходы и доступ к средствам пожаротушения .

Курить разрешается только в отведенном и оборудованном для этой цели месте .

Без разрешения начальника лаборатории и лица, ответственного за противопожарные мероприятия, запрещается установка лабораторных и нагревательных приборов, пуск их в эксплуатацию, переделка электропроводки .

Запрещается эксплуатация неисправных лабораторных и нагревательных приборов .

После окончания работы необходимо отключить электроэнергию, закрыть газовые баллоны и воду во всех помещениях .

Каждый сотрудник лаборатории, заметивший пожар, задымление или другие признаки пожара обязан:

1. немедленно вызвать пожарную часть по телефону;

2. принять меры по ограничению распространения огня и ликвидации пожара;

3. поставить в известность начальника лаборатории, который в свою очередь должен известить сотрудников, принять меры к их эвакуации и ликвидации пожара .

Для ликвидации небольших очагов пожара на территории объекта имеются первичные средства тушения пожара – огнетушители, ящики с песком, асбестовые одеяла (кошмы) .

4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях Анализ возможных чрезвычайных ситуаций при работе в лаборатории ГОСТ 12.1 .

010–76 ССБТ. Химический взрыв – взрыв, возникающий за счет протекания химической реакции веществ или разложения вещества .

Характеризуется значительной разрушительной мощностью и поражающей способностью. Может приводить к пожару в лаборатории. К химическому взрыву может привести накопление горючих газов (в первую очередь, водорода и монооксида углерода) до взрывоопасных концентраций .

При работе со взрывчатыми веществами необходимо соблюдать меры безопасности. В данном случае необходимо не допускать разгерметизации установки, чтобы горючие газы не смешивались с воздухом. Для этого требуется периодически опрессовывать установку инертным газом и не допускать разбора или разъединения узлов во время работы .

Физический взрыв – взрыв, возникающий за счет быстрого разрушения емкостей или из-за быстрого выделения тепла в какой-либо точке. Обычно (но не всегда) имеет меньшую мощность, чем химический и меньшие разрушительные последствия. К физическому взрыву может привести неконтролируемое повышение давления в герметичной системе (например, при закупоривании отводных трубок высоковязкими веществами или катализаторным шламом). Также к физическому взрыву может привести механическое повреждение баллона со сжатым газом .

Пожар – неконтролируемое возгорание в лаборатории. Может привести к полному уничтожению всей лаборатории. К пожару может привести воспламенение синтез-газа вследствие разгерметизации установки .

Термический ожог – воздействие на кожу сильно нагретых материалов. К термическому ожогу может привести неосторожная работа с нагревательными приборами .

Отравление – попадание в организм токсичного вещества. К отравлению может привести попадание в воздух монооксида углерода или разлив жидких продуктов синтеза, содержащих ароматические углеводороды .

Меры по предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций

ГОСТ Р 22.0 .

01-94.

В целях обеспечения надежности и безопасности работы, предусматривается ряд мероприятий, обеспечивающих безопасное ведение технологического процесса:

герметичность арматуры оборудования и трубопроводов;

автоматизированный контроль исследуемого процесса;

оснащение установки сигнализацией, реагирующей на резкое повышение или понижение давления и температуры;

продувка системы инертным газом пуском или ремонтом;

наличие подъездов для пожарной техники;

оснащение лабораторного помещения вытяжкой .

Вода – наиболее доступное средство для тушения пожаров в лаборатории .

Для тушения небольших очагов пламени можно взять воду из ближайшего водопроводного крана. При необходимости подачи большого количества воды в зону очага горения пользуются внутренним пожарным водопроводом (пожарный кран). Вода применяется для тушения твердых горючих материалов

– дерева, бумаги, резины, тканей, одежды, а также хорошо растворяющихся в воде горючих жидкостей – ацетона, низших спиртов, органических кислот .

Эффективность тушения пожара водой повышается при подаче ее в зону горения в виде распыленных струй. Водой нельзя тушить электрооборудование и электропроводку, находящиеся под напряжением, вещества, способные вступить с водой в химическую реакцию .

Асбестовое полотно применяют для тушения веществ и материалов, горение которых не может происходить без доступа воздуха, но только в тех случаях, когда площадь горения не велика .

Сухой песок рекомендуется применять при загорании небольших количеств ГЖ, ЛВЖ и твердых веществ, в том числе тех, которые нельзя тушить водой. В соответствии с нормами противопожарной безопасности, наличие песка обязательно в каждом лабораторном помещении. Песок хранят в ящиках, снабженных совком .

Для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь – для тушения нефтепродуктов в лаборатории можно использовать воздушно-пенные огнетушители ОВП-10 .

Порошковые огнетушители (ОП-5, ОП-10) являются одними из самых эффективных средств пожаротушения. Они не повреждают оборудование, нетоксичны и неэлектропроводные и предназначены для тушения твердых веществ, жидких веществ (в том числе ГЖ и ЛВЖ), газообразных веществ, электропроводов и электрооборудования, находящихся под напряжением до 1000 вольт .

4.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности При выполнении научно-исследовательской работы необходимо следовать требованиям ТК РФ. Согласно источнику, необходимо проводить обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические медицинские осмотры (обследования) работников, занятых на тяжелых работах и на работах с вредными и (или) опасными условиями труда .

Необходимо руководствоваться источником, если работа предполагает использование некоторых мер предосторожности и средства индивидуальной защиты .

Во избежание несчастных случаев следует проводить обучение и проверять знания работников

ЛИТЕРАТУРА

Печуро Н. С., Капкин В. Д., Песин О. Ю. Химия и технология 1 .

синтетического жидкого топлива и газа //М.: Химия. – 1986;

Лапидус А. Л. и др. Биметаллические кобальтовые катализаторы 2 .

синтеза углеводородов из CO и H 2 //Успехи химии. – 2005. – Т. 74. – №. 6. – С .

634-645;

Фальбе Ю. Химические вещества из угля //М.: Химия. – 1980. – Т .

3 .

616.;

Panagiotopoulou P.А., Kondarides D.I., Verykios X.E. echanistic aspects 4 .

of the selective methanation of CO over Ru/TiO2 catalyst // Catal. Today. - 2012. С.138–147 .

Karelovic A.Р., Ruiz P.Т. Mechanistic study of low temperature CO2 5 .

methanation over Rh/TiO2 catalysts // J. Catal. - 2013. - №13. - С. 141-153 .

6. Senanayake S.D., Evans J.S., Agnoli S.M., Barrio L.A., Chen T.L., Hrbek J.S., Rodriguez J.A. Water-gas shift and CO methanation reactions over NiCeO2(111) catalysts // Top. Catal. - 2011. - №54. - С. 34-41 .

7. Jenewein B.K., Fuchs M., Hayek K. The CO methanation on Rh/CeO2 and CeO2/Rh model catalysts: A comparative study // Surf. Sci. - 2003. - №53. - С .

364-369 .

8. Williams C.T., Black C.A., Weaver M.J., Takoudis C.G. Adsorption and hydrogenation of carbon monoxide on polycrystalline rhodium at high gas pressures // J. Phys. Chem. B. - 2000. - №101. - С.74-83 .

9. Bulushev D.A., Froment G.F. Adrifts study of the stability and reactivity of adsorbed CO species on a Rh/-Al2O3 catalyst with a very low metal content // J. Mol. Catal. A. - 2000. - №39. - С. 63-72 .

10. Izquierdo U.F., Barrio V.L., Bizkarra K.A., Gutierrez A.M., Arraibi J.R., Gartzia L.M., Bauelos J.K., Lopez-Arbeloa I.A., Cambra J.F. Ni and Rh-Ni catalysts supported on zeolites for hydrogen and syngas production by biogas reforming processes // Chem. Eng. J. - 2014. - №38. - С. 178-188 .

11. Jacquemin M.S., Beuls A.M., Ruiz P.N. Catalytic production of methane from CO2 and H2 at low temperature: Insight on the reaction mechanism // Catal .

Today. -2010. - №57. - С.62–66 .

12. Ojeda M.A., Nabar R.M., Nilekar A.U., Ishikawa A.K., Mavrikakis M.S., Iglesia E.D. CO activation pathways and the mechanism of Fischer-Tropsch synthesis // J. Catal. - 2010. - №73. - С. 287-297 .

13. Bundhoo A., Schweicher J., Frennet A., Kruse N. Chemical transient kinetics applied to CO hydrogenation over a pure nickel catalyst // J. Phys. Chem .

C. - 2009. -№ 139. - С. 31-39 .

14. Nawdali M.A., Bianchi D.S. The impact of the Ru precursor on the adsorption of CO on Ru/Al2O3: Amount and reactivity of the adsorbed species // Appl. Catal. - 2002. - №231. - С. 45-54 .

15. Gual A.M., Godard C.L., Castillon S.A., Curulla-Ferre D.K., Claver C.N. Colloidal Ru, Co and Fe-nanoparticles. Synthesis and application as nanocatalysts in the Fischer-Tropsch process // Catal. Today. - 2012. - №183. - С .

154-171 .

16. Vendelbo S.B., Johansson M.A., Mowbray D.J., Andersson M.P., AbildPedersen F.A., Nielsen J.H., Norskov J.K., Chorkendorff I.N. Self blocking of CO dissociation on a stepped ruthenium surface // Top. Catal. - 2010. - № 53. - С. 357Pirola C.J., Scavini M.A., Galli F.M., Vitali S.L., Comazzi A.A., Manenti F.I., Ghigna P.N. Fischer-Tropsch synthesis: EXAFS study of Ru and Pt bimetallic Co based catalysts // Fue. - 2014. - №32. - С. 62-70 .

18. Christensen J.M., Medford A.J., Studt F., Jensen A.D. High pressure CO hydrogenation over bimetallic Pt-Co catalysts // Catal. Lett. - 2014. - № 43. - С. 77Wang C.J., Zhao H.A., Wang H.K., Liu L.A., Xiao C., Ma D.I. The effects of ionic additives on the aqueous-phase Fischer-Tropsch synthesis with a ruthenium nanoparticle catalyst // Catal. Today. - 2012. - № 183. - С. 143-153 .

20. Bambal A.S., Guggilla V.S., Kugler E.L., Gardner T.H., Dadyburjor D.B. Poisoning of a silica-supported cobalt catalyst due to presence of sulfur impurities in syngas during Fischer-Tropsch synthesis: Effects of chelating agent // Ind. Eng. Chem. Res. - 2014. - №53. - С.46-57. 117

21. Wang G.I., Zhang K.A., Liu P.C., Hui H.N., Tan Y.A. Synthesis of light olefins from syngas over Fe-Mn-V-K catalysts in the slurry phase // J. Ind. Eng .

Chem. -2013. - №19. - С. 61-65 .

22. Xu J.D., Zhu K.T., Weng X.F., Weng W.Z., Huang C.J., Wan H.L .

Carbon nanotube-supported Fe-Mn nanoparticles: A model catalyst for direct conversion of syngas to lower olefins // Catal. Today. - 2013. - №15. - С. 86-94 .

23. Shi B.A., Wu L.B., Liao Y.K., Jin C.H., Montavon A.S. Explanations of the formation of branched hydrocarbons during Fischer-Tropsch synthesis by alkylidene mechanism // Top. Catal. - 2014. - №57. - С. 51-59 .

24. Pendyala V.R., Shafer W.D., Jacobs G.A., Davis B.H. Fischer-Tropsch synthesis: Effect of reaction temperature for aqueous-phase synthesis over a platinum promoted Co/alumina catalyst // Catal. Lett. - 2014. - №44. - С. 88-95 .

25. Jermwongratanachai T/A., Jacobs G.K., Shafer W.D., Pendyala V.R., Ma W.I., Gnanamani M.K., Hopps S.O., Thomas G.A., Kitiyanan B.A., Khalid S. E .

Fischer-Tropsch synthesis: TPR and XANES analysis of the impact of simulated regeneration cycles on the reducibility of Co/aluminacatalysts with different promoters (Pt, Ru, Re, Ag, Au, Rh, Ir) // Catal. Today. - 2014. - №28. - С. 15-21 .

26. Ning W.A., Yang S.H., Chen H.P., Yamada M.O. Influences of K and Cu on coprecipitated Fe-Zn catalysts for Fischer-Tropsch reaction // Catal. Commun .

- 2013. -№39. - С. 74-77 .

27. Shimura K.H., Miyazawa T.A., Hanaoka T.S., Hirata S.A. Factors influencing the activity of Co/Ca/TiO2 catalyst for Fischer - Tropsch synthesis // Catal. Today. - 2014. - №32.- С. 2-10. 118

28. Bezemer G.L., Bitter J.H., Kuipers H.E., Oosterbeek H.E., Holewijn J.E., Xu X., Kapteijn F., Van Dillen A.J., de Jong K.P. Cobalt particle size effects in the Fischer - Tropsch reaction studied with carbon nanofiber supported catalysts // J .

Am. Chem. Soc. - 2006. - №28. - №10. - С.56-64 .

29. Azzam K.E., Jacobs G.A., Ma W.S., Davis B.H. Effect of cobalt particle size on the catalyst intrinsic activity for Fischer-Tropsch synthesis // Catal. Lett. С. 89-94 .

30. Khodakov A.Y., Chu W.O., Fongarland P.E // Chem. Rev. - 2007. Dry M.E. // J. Chem. Technol. Biotechnol. - 2001. - №77. - С.43-50 .

31. Oukaci R.O // Proceedings of the 9th Annual World XTL Summit. С. 43 .

Огаладжи Ч.Ч., Анищенко О.В // Современные наукоемкие 32 .

технологии. - 2014. - №2. - C. 103-103 .

Хасин А.А. // Российский химический журнал. - 2003. - № 6. - С. 36Jager B.O. // AIChe National Spring Meeting. - 2015. - №45. - С. 36 .

34 .

Peter M. E. Greener Fisсher-Tropsсh Processes // Weinheim, Germany:

35 .

Wiley-VCH. - 2013. - № 8. - С.72 .

Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. // Материалы научно-технического 36 .

совета ОАО «Газпром». - 2001. - №11. - С. 23-25 .

Лапидус А.Л., Елисеев О.Л. // Газохимия. - 2008. - № 1. - С. 26-30.




Похожие работы:

«NX 000 рублей AWD 300h от 2 774 МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ (км/ч) МИНИМАЛЬНЫЙ ДОРОЖНЫЙ ПРОСВЕТ (мм) СНАРЯЖЕННАЯ МАССА С ВОДИТЕЛЕМ, МИН. – МАКС. (кг) 1785-1905 ЦВЕТА КУЗОВА Искрящийся белый металлик (085) Белый металлик (083) Серый металлик (1H9...»

«Инженерный вестник Дона, №3 (2016) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3670 Современные способы генерации фотонных пар для формирования чистых однофотонных состояний на основе применения фотоннокристаллических волокон А.А. Талипов Казанский национальный исследовательский технический уни...»

«Лист М2 1 Приложение к свидетельству 3Ч 3Сз 'oJU Всего листов 4 об утверждении типа средств измерений СОГЛАСОВАНО Руководитель ГЦИ СИ -ФОНj " Приборы для измерений параметров света Внесены в Государственный реестр средств фар автотранспортных средств модели измерений Регистрационный...»

«казателей процесса выплавки чугуна доменных печей, хранение этой информации в БД и отображение этой информации из базы данных для проведения последующих расчетов, и решения задачи оптимизации. УДК 669.2:65.011.56(075.8) А. А. Набатова, В. А. Гольцев 9...»

«Инструкция по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию Изделия ТИПА 380/390 Большая Пропускная Способность, Нержавеющая Сталь Воздушный фильтр с регулятором и регулятор (КонтролЭйр) ВВЕДЕНИЕ Воздушный фильтр с регулятором и регулятор типа 380/390, из...»

«Секция 2: Инновационные технологии получения и обработки материалов в машиностроении Список литературы 1. Beaman JJ, Barlow JW, Bourell DL, Crawford RH,Marcus Harris L, McAlea Kevin P: Solid freeform fabrication: a new direction in manufacturing. Kluwer Academic Publishers, 1997, Norwell, pp 25–49...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННО­ итс ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ( (РСу1) 36— ПО Н А И Л У Ч Ш И М ДОСТУПНЫ М ^^ ТЕХНОЛОГИЯМ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТМАСС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ИЛИ ХИМИЧЕСКИХ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ 66.9.03СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ 2016 ФЕДЕРАЦИИ ОЦЕНКА ОПЫТА И ДЕЛОВОЙ РЕПУТАЦИИ СУБЪЕКТОВ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Национальная система стандартов. Оценка опыта и деловой репутации организаций, выполняющих перевозки крупногабаритны...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.