Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология неорганических веществ

Диссертационная работа:

Ляхин Дмитрий Владимирович. Получение диметилового эфира из синтез-газа на базе метанольного производства : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.01 / Ляхин Дмитрий Владимирович; [Место защиты: Иван. гос. хим.-технол. ун-т].- Иваново, 2008.- 156 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1151

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Литературный обзор 8

1.1. Каталитическая переработка метанола и синтез газа 8

  1. Катализаторы получения диметилового эфира 9

  2. Катализаторы переработки метанола до метилформиата 12

  3. Катализаторы переработки метанола в формальдегид 15

1.2. Механизм каталитических реакций переработки метанола и
синтез-газа 17

  1. Механизм разложения метанола до диметилового эфира 17

  2. Механизм каталитических реакций получения формальдегида из метанола 24

  1. Описание кинетики реакции синтеза и дегидратации метанола 27

  2. Аппаратурное оформление процессов переработки метанола и синтез-газа 29

2. Исследование каталитических свойств оксида алюминия и

медьсодержащих катализаторов 33

  1. Описание лабораторной установки и расчётные формулы 33

  2. Каталитические свойства А1203 36

  3. Расчет равновесного состава реакционных смесей 41

  4. Идентификация кинетических параметров реакции дегидратации метанола на оксиде алюминия 45

  5. Исследование каталитических свойств модельных образцов1 "...50

  6. Активность смеси.катализаторов 55

3. Математическое моделирование процесса получения метанола и

диметилового эфира из синтез-газа 60

3.1. Разработка математической модели процесса получения метанола

и диметилового эфира на смеси катализаторов 60

3.2. Результаты модельных расчётов процесса получения*

диметилового эфира в реакторе промышленного размера 65

4. Промышленные испытания бифункционального катализатора 80

4.1. Опытно-промышленная операция прямого синтеза диметилового

эфира из синтез-газа на метанольном производстве 80

4.2. Проверка адекватности математической модели реактора

получения диметилового эфира 90

5. Улучшение условий разделения на промышленной

ректификационной установке обезэфиривания метанола - сырца 92

5.1. Усовершенствование схемы узла конденсации паров флегмы 95

5.1.1. Фазовое равновесие парожидкостной двухкомпонентной

системы ДМЭ-С02 97

  1. Модель конденсатора 101

  2. Результаты модельных расчётов процесса конденсации

парогазовой смеси 103

5.1.4. Расчёт теплового баланса и требуемой поверхности теплообмена
конденсатора 106

5.2. Улучшение схемы отбора жидкого ДМЭ 109

5.2.1. Расчёт схемы ректификации с выводом сдувок и отбором

продукта из сборника флегмы 109

5.2.2. Расчёт схемы ректификации с выводом сдувок из сборника
флегмы и боковым отбором продукта с тарелок

ректификационной колонны 112

6. Разработка методики выполнения измерения метанола в жидком

диметиловом эфире 125

Основные результаты и выводы 133

Список используемой литературы 135

Приложения 146

Введение к работе:

Актуальность темы диссертации. Синтез-газ (оксиды углерода и водород) является исходным сырьём для ценных химических продуктов, в том числе метанола. Технология синтетического метанола хорошо отработана, а его производство получило значительное распространение из-за широкого использования метилового спирта в промышленности. В последнее время становится актуальным получение и использование диметилового эфира (ДМЭ), производство которого может быть основано или на реакции дегидратации метанола, или на прямом получении его из синтез-газа.

ДМЭ позволяет решить приобретающие все большую остроту ряд проблем ухудшения окружающей среды, включающие атмосферное загрязнение и истощение ресурсов. ДМЭ относится к хладагентам, обладающим нулевым значением потенциала озоноразрушения (ODP). Использование ДМЭ в качестве моторного топлива позволяет радикально улучшить качество выхлопа дизельных двигателей с уменьшением выброса вредных компонентов. ДМЭ, в качестве полупродукта, легко превращается в бензин, характеризующийся улучшенными экологическими характеристиками (преобладание разветвленных углеводородов) и минимальным содержанием нежелательных примесей.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом имеются разработки технологии прямого получения ДМЭ из синтез-газа, минуя стадию синтеза и очистки метанола, что является наиболее прогрессивным и экономичным решением. Для получения ДМЭ возможно использовать оборудование метанольного производства, имеющего близкую технологию, что позволяет существенно снизить капитальные затраты на новое строительство. В тоже время, практический опыт эксплуатации промышленных установок синтеза ДМЭ почти отсутствует. Нет готовых технических решений и хорошо отработанных технологий. Серийный выпуск промышленного катализатора синтеза ДМЭ не налажен, также как и отсутствует опыт его эксплуатации. Кроме того, необходима разработка технологии выделения и очистки ДМЭ. Отсутствуют разработки методов анализа состава ДМЭ, полученного по промышленной технологии из синтез-газа. Поэтому работы, направленные на усовершенствование технологической схемы получения ДМЭ из синтез-газа на базе метанольного производства и последующей его очистки является актуальными.

Цель работы. На основе изучения процессов каталитического синтеза и выделения чистого ДМЭ разработать мероприятия, позволяющие улучшить технологию получения диметилового эфира из синтез-газа. Для решения поставленной задачи необходимо:

  1. Исследовать свойства различных каталитических систем, в том числе гибридных катализаторов, в процессе дегидратации метанола и прямого синтеза ДМЭ из синтез-газа;

  2. Идентифицировать параметры кинетического уравнения каталитической реакции дегидратации метанола;

  3. Разработать математическую модель каталитического процесса получения ДМЭ и провести численное моделирование для промышленного реактора с целью выбора рациональных режимов работы;

  4. Провести промышленные испытания катализатора прямого синтеза ДМЭ из синтез-газа;

  5. Исследовать процесс выделения и очистки ДМЭ в промышленных условиях и разработать мероприятия по усовершенствованию данной технологии;

  6. Разработать методику выполнения измерений состава ДМЭ для контроля качества продукта.

Научная новизна работы заключается в том, что, научный подход к решению производственной задачи получения диметилового эфира использован на основных стадиях действующего метанольного производства:

- исследованы нанесённые катализаторы и их комбинации с промышленным катализатором синтеза метанола, обеспечивающие получение диметилового эфира из метанола и синтез-газа;

- методом математического моделирования установлены рациональные режимы эксплуатации и способы загрузки катализаторов в реактор для получения метанола и диметилового эфира;

- на основании теоретических расчетов и экспериментальных данных по состоянию гетерогенной системы «жидкий диметиловый эфир – диоксид углерода» предложены технические решения по улучшению технологической схемы ректификации для получения чистого ДМЭ.

Практическая значимость работы

- Проведена апробация процесса совместного получения метанола и диметилового эфира на действующем оборудовании метанольного производства, установлены режимы его промышленного получения из синтез-газа и направления усовершенствования технологии.

- Усовершенствована технологическая схема ректификации метанола-сырца с выделением чистого ДМЭ, что позволило снизить содержание примесей в продукте и сократить его потери со сдувками.

- Разработана методика анализа диметилового эфира, которая включена в технические условия на ДМЭ: ТУ 2434-059-05761643-2001 «Эфир диметиловый жидкий», аттестована в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 и зарегистрирована в ФГУП «ВНИИМС».

Достоверность результатов основывается на применении современных методов исследования, воспроизводимостью данных в пределах заданной точности анализа и проверкой адекватности моделей по результатам промышленных испытаний гибридного катализатора и системы разделения продуктов синтеза.

Личный вклад автора заключается:

- в проведении экспериментальных исследований по изучению активности нанесённых и гибридных катализаторов в процессах получения ДМЭ;

- в постановке и решению технической задачи по математическому моделированию процесса синтеза ДМЭ в реакторе;

- в разработке программы и участии в проведении промышленных испытаний бифункционального катализатора получения ДМЭ, анализе и обобщении результатов обследования промышленного агрегата синтеза ДМЭ;

- в расчёте процесса и разработке технических решений по совершенствованию технологической схемы ректификации;

- в постановке задачи и участии в разработке методики анализа жидкого ДМЭ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

II Украинской научно-технической конференции по катализу, Северодонецк, 2000г., Всероссийской научно-технической конференции по технологии неорганических веществ, Казань, 2001г., Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии», Казань, 2005г., V международной научно-технической конференции по катализу «Укркатализ – V», Киев, 2006г., VI Российской конференции «Научные основы приготовления и технологии катализаторов», г.Туапсе, 2008г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ из них 3 статьи в периодических научных изданиях и 7 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы из 106 наименований и приложений. Работа изложена на 156 страницах, содержит 41 рисунок и 31 таблицу.

Подобные работы
Багринцева Валентина Викторовна
Исследование водно-солевого баланса озера Кучук - сырьевой базы производства сульфата натрия
Гулиев Роберт Рубенович
Совершенствование системы менеджмента качества коньячного производства на базе процессно-ориентированного подхода к управлению блоком закупок
Хоботнев Олег Юрьевич
Математическая модель формирования сплошных тонких пленок центрифугированием в производстве элементной базы микроэлектроники
Харисов Азамат Робертович
Разработка нечеткой экспертной системы диагностики и мониторинга состояния оборудования : на примере глиноземного производства БАЗ-СУАЛ
Кудрявцев Максим Алексеевич
Автоматизация технологического процесса производства полиэтилена на базе нейросетевой идентификации индекса расплава
Галаев Андрей Васильевич
Инновационная организация производства инфокоммуникационных услуг на базе мультисервисной сети (На примере ОАО "ЦентрТелеком")
Алсултанов Турпалали Ломалиевич
Технология универсальной кормовой добавки на базе молочной сыворотки для производства комбикормов
Заговалов Игорь Геннадьевич
Разработка компьютерной системы формирования базы знаний по процессам производства ферментированных мясопродуктов
Ломакин Владимир Васильевич
Автоматизация производства силикатного кирпича на базе программно-аппаратных комплексов управления
Сандакова Наталья Юрьевна
Экономические аспекты организации производства высокоэффективной транспортной системы на базе экранопланов нового поколения (На примере предприятий Восточной Сибири)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net