Аналитический обзор «Олигомеризация этилена на никельсодержащих катализаторах»

 

Продолжение табл. 34

9	Регулятор расхода жидкости	20000	10	10	288	289,16
10	Баллон водородный	6800	10	10	288	98,31
11	Баллон аргоновый	6800	10	10	288	98,31
12	Баллон с воздухом	6800	10	10	288	98,31
	Итого:					16637,06

 

Амортизационные отчисления на восстановление оборудования при выполнении олигомеризации в  жидкой фазе составили 16637 руб.

Расходы на малоценные и быстроизнашивающиеся материалы  определяются на основе закупочных цен  и количества используемых материалов. Так как при проведении процесса олигомеризации в газовой и жидкой фазе использовались одни и те же малоценные и быстроизнашивающиеся материалы, то затраты на них представлены в одной таблице (табл. 35).

Таблица 35

Совокупные затраты на малоценные и быстроизнашивающиеся материалы

 

№ п/п	Оборудование	Цена за ед., руб.	Число, шт.	Сумма, руб.
1	Стакан 400 мл	71,98	1	71,98
2	Чашка Петри	25,96	1	25,96
3	Ступка 120 мм+пест	191,16	1	191,16
4	Сита	600	1	600,00
5	Бюкс	50	1	50,00
6	Пипетка, 1 мл	77,88	1	77,88
7	Пипетка, 5 мл	38,94	1	116,82
8	Шпатель	39,88	1	39,88
10	Колба коническая	141,6	1	141,6
	Итого затрат			1173,68

 

Совокупные затраты на малоценные и быстроизнашивающиеся материалы составили 1174 руб.

7.6. Общехозяйственные расходы

 

В статью "Общехозяйственные  расходы" входят следующие расходы:

- затраты на оплату  труда управленцев;

- отчисления на соц.  нужды;

- содержание и обслуживание  технических средств управления, узлов связи, автоматизации;

- амортизация основных  фондов;

- содержание, ремонт общезаводских  зданий, сооружений;

- содержание пожарной  и сторожевой охраны;

- затраты по обеспечению  нормальных условий труда, техники  безопасности;

- налоги, сборы;

- канцелярские расходы;

- прочие общехозяйственные  расходы.

Примем общехозяйственные  расходы (Р_н) равными 50% от суммарного фонда оплаты труда. Результаты расчётов по данной статье расходов на проведение олигомеризации этилена в газовой и жидкой фазе представлены в табл. 36.

 

Таблица 36

Затраты на общехозяйственные  расходы

 

Методика	Сумма, руб.
Олигомеризация в газовой  фазе	13068,60
Олигомеризация в жидкой фазе	19602,90

 

Затраты на общехозяйственные  расходы на исследования в газовой  и жидкой фазе составили 13069 и 19603 руб. соответственно.

 

7.7. Совокупные затраты  на проведение научно - исследовательской  работы

 

Затраты на проведение научно - исследовательской работы были рассчитаны исходя из затрат на: материалы, энергию, оплату труда персонала, отчисления на социальные нужды персонала, общепроизводственные расходы, общехозяйственные расходы. Расчёт совокупных затрат на осуществление экспериментов по каждой методике а также суммарных затрат на проведение научно - исследовательской работы представлены в табл. 37.

Таблица 37

Совокупные затраты на проведение научно - исследовательской  работы

 

№ п/п	Статьи расходов	Сумма, руб.
		Олигомеризация в газовой  фазе	Олигомеризация в жидкой фазе
1	Материалы	3555	7634
2	Энергия	2220	3917
3	Затраты на оплату труда  персонала	26137	39206
4	Отчисления на социальные нужды персонала	6848	10272
5	Общепроизводственные расходы, в т.ч.: - амортизационные отчисления  на полное восстановления оборудования - износ малоценных и  быстроизнашивающихся инструментов, приспособлений, хозинвентаря	8855 7681     1174	17811 16637   1174
6	Общехозяйственные расходы	13069	19603
	Итого:	60684	98443
	Всего:	159127

 

Вывод: совокупные затраты  на проведение научно-исследовательской  работы по изучению кинетических закономерностей  олигомеризации этилена составили 159127 руб. Эти затраты будут включены в расчёт себестоимости продуктов, полученных олигомеризацией этилена.

 

Выводы:

 

1. Исследована кинетика газофазной олигомеризации этилена на катализаторе NiO/B₂O₃-Al₂O₃. Показано, что данная реакция имеет первый порядок по этилену и характеризуется значением предэкспоненциального множителя k₀=1,50 с^-1 и энергией активации 15,0  ± 1,2 кДж/моль. При этом лимитирующей стадией процесса может являтся диффузия этилена к поверхности катализатора сквозь пленку адсорбированных жидких олигомеров.

2. Установлено, что олигомеризация этилена на катализаторе NiO/B₂O₃-Al₂O₃ в газовой фазе протекает по цепному механизму катионной полимеризации, а ММР продуктов при этом соответствует распределению Шульца-Флори с параметром α = 0,15-0,19.

3. Показано, что ММР продуктов олигомеризации этилена в жидкой фазе не описывается распределением Шульца-Флори. Выход тяжелых олигомеров в таком режиме растет с увеличением степени превращения этилена, что объясняется протеканием вторичных превращений алкенов C₄₊ на кислотных центрах катализатора.

4. Затраты на проведение  научно-исследовательской работы  составили 159127 руб.

 

Список литературы

 

4. Suzuki S., Sasaki T., Kojima T.  New prosess development of natural gas conversion technology to liquid fuels via OCM reaction // Energy аnd Fuels. -1996.-V. 10.-P. 531-536.
5. Попов В.Г. Синтез компонентов моторных топлив и олефинов для ПАВ ди- и олигомеризацией пропилена и этилена // Химическая промышленность - 1993. - № 5. - С. 37-40.
6. Chauvin Y., Commereuc D., Hugues F. Nickel-based heterogeneous catalysts for olefin oligomerization // Applied Catalysis.-1988.-V. 42.-№ 2.-P. 205-216.
7. Sean C., Gattis S.C., P.E., Edward P.E. // The ÉCLAIRS Process for Converting Natural Gas to Hydrocarbon Liquids. SYNFUELS International Inc. 2004. http://www.synfuels.com
8. Меньщиков В.А., Чекрий П.С., Апельбаум А.Л. Каталитическая окислительная димеризация метана в этилен // Химическая промышленность.- 1993. - № 5. - С. 28-31.
9. Терентьев Г. А., Тюков В. А., Смоль Ф. В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов: Учеб. пособие М.: Химия. 1989.-315 с.
10. Al-Jarallal A.M., Anabtawi J.A., Siddiqui M.A.B. Ethylene dimerization and oligomerization to butene-1 and linear α-olefins: A review of catalytic systems and processes // Catalysis today.-1992.-V. 14.-P. 1-124.
11. Брагинский О. Б. Мировая нефтехимическая промышленность. - М.: Наука, 2003.-279 с.
12. Жоров Ю.М. Термодинамика химических процессов. Нефтехимический синтез, переработка нефти, угля и природного газа.- М.: Химия, 1985.-464 с.
13. O’Connor C.T., Kojima M. Alkene oligomerization. // Catalysis today.-1990.-V. 6.-P. 329-349.
14. Фельдблюм В.Ш. Димеризация и диспропорционирование олефинов. - М.: Химия, 1978.-208 с.
15. Peuckert M. ESCA and K-EDGE X-RAY absorption spectroscopy applied to nickel one-component catalysts: a correlation between spectral data and the kinetics of linear olefin oligomerization // Journal of molecular catalysis.-1983.-V. 20.-P. 115-127.
16. Skupinska J. Oligomerization of α-Olefins to Higher Oligomers // Chemical Review.-1991.- V. 91.-P 613-648.
17. Lallemand M., Rusu O.A., Dumitriu E. NiMCM-36 and NiMCM-22 for the ethylene oligomerization: Effect of zeolite texture and nickel cations/acid ratio // Applied Catalysis A: General.-2008.-V. 338.-P.37-43.
18. Hulea V., Fajula F. Ni-exchanged AlMCM-41- An efficient bifunctional catalyst for ethylene oligomerization. // Journal of Catalysis.-2004.-V. 225-P. 213-222.
19. Lallemand M., Finiels A., Fajula F. Catalytic oligomerization of ethylene over Ni-containing dealuminated Y zeolites. // Applied Catalysis A: General.-2006.-V. 301.-P. 196-201.
20. Nicolaides C.P., Scurrell M. S., Semano P.M. Nickel silica-alumina catalysts for ethane oligomerization – control of the selectivity to 1-alkene products. // Applied Catalysis A: General.-2003.-V. 245.-P. 43-53.
21. Espinosa R. L., Snel R., Korf C. J. Catalytic oligomerization of ethene over nickel-exchanged amorfus silica-aluminas; effect of the acid strength of the support // Applied Catalysis.-1987.-V. 29.-P.295-303.
22. Ding X, Geng S. Li C. Effect of acid density of HZSM-5 on the oligomerization of ethylene in FCC dry gas // Journal of Natural Gas Chemistry.-2009.-V. 18.-P. 156-160.
23. Ханметов А.А., Азизов А.Г., Ибрагимова М.Д и др. Полицентровая природа катализаторов олигомеризации этилена на основе карбоксилатов цирконила // Нефтехимия. - 2007. - Т. 43. - № 3. - С. 196-203.
24. Heveling J., van der Beek A., De Pender. Oligomerization of ethene over Ni - exchanged zeolite Y into a diesel - range product // Applied Catalysis. - 1988. - V. 42. - № 2. - P. 325-336.
25. Баренбаум А.А. Изучение условий образования нефти с использованием теоретической модели Андерсона – Шульца - Флори // Электронный научно – информационный журнал "Вестник Отделения наук о Земле РАН". -2007.- Т. 25.- № 1.–С.1-5.
26. Елисеев О.Л. Технологии "газ в жидкость" // Российский химический журнал. - 2008. - Т. LII. - № 6. - С. 53-62.
27. Heveling J., Nicolaides C. P. Chain-length distributions obtained over nickel(II)-exchanged or impregnated silica-alumina catalysts for the oligomerizatin of lower alkenes // Catalysis Letters.-2006.-V. 107.-№ 1-2.-P. 117-121.
28. Heveling J., Nicolaides C. Scurrell M. Catalysts and conditions for the highly efficient, selective and stable heterogeneous oligomerization of ethylene // Applied Catalysis A: General. - 1998. - V. 173. - № 1. - P. 1-9.
29. Медин А.С., Боровков В.Ю., Казанский В.Б. К вопросу о механизме олигомеризации этилена на цеолитах типа ZSM // Доклады Академии наук СССР.-1986.-Т. 286.-№ 4.-С. 914-918.
30. Stepanov A.G., Luzgin M.V, Romannikov V.N. The nature, structure, and composition of adsorbed hydrocarbon products of ambient temperatute oligomerization of ethylene on acidic zeolite H-ZSM-5 // Journal of catalysis.-1998.-V. 178.-P. 466-477.
31. Sohn J.R., Park W.C. The roles of active sites of nickel sulfate supported on γ-Al₂O₃ for ethylene dimerization // Applied Catalysis A: General.-2003.-V. 239.-P. 269-278.
32. Yashima T.,Ushida Y. Polymerization of ethylene over transition-metal exchanged Y zeolites // Journal of Catalysis.-1975.-V. 36.-P. 320-326.
33. Bonneviot L., Olivier D., Che M. Dimerization of olefins with nickel-surface complexes in X-type zeolite or on silica // Journal of molecular catalysis.-1983.-V. 21.-P. 415-422.
34. Cai T., Cao D., Song Z. Catalytic behavior of  NiSO₄/γ-Al₂O₃ for ethylene oligomerization // Applied Catalysis A: General.-1993.-V. 95.-P. 1-7.
35. Davydov A.A., Kantcheva M., Chepotko M. FTIP spectroscopic study on nickel(II)-exchanged sulfated alumina: nature of active sites in the catalytic oligomerization of ehtene. // Catalysis Letters.-2002.-V. 83.-P. 97-108.
36. Elev I.E., Shelimov B.N., Kazansky V.B. The Role of Ni⁺ ions in the activity of NiCaY zeolite catalysts for ethylene dimerization // Journal of catalysis.-1984.-V. 89.-P. 470-477.
37. Galtier P.A., Forestiere A.A., Glaize Y.H. Mathematical modeling of ethylene oligomerization  // Chemical Engineering Science.-1988.-V. 43.-№ 8.-P. 1855-1860.
38. Riekert L. The kinetics of ethylene polymerization in nickel Y-zeolite // Journal of catalysis.-1970.-V. 19.-P. 8-14.
39. Zikanova A., Derewinski M., Sarv P. The effect of immobilization/mobilization processes on the temperature onset of a catalyst bed production studied with ethylene oligomerization on HZSM-5 zeolites // Catalysis Today.-2006.-V. 114.-P. 248-256.
40. Venuto P.B. Kinetics of alkene polymerization reactions with transition metal catalysis // Studies in Surface Science and Catalysis.-2007.-V. 173.-P. 291-417.
41. Ng F.T.T., Creaser D.C. Ethylene dimerization: kinetiks and selectivity for 1-butene //  Studies in Surface Science and Catalysis.-1992.-V. 73.-P. 123-131.
42. Espinoza R.L., Korf C.J., Nicolaides C.P. Catalytic oligomerization of ethene over nickel-exchanged amorphus silica-alumina; effect of the reaction conditions and modelling of the reaction // Applied Catalysis.-1987.-V. 29.-P. 175-184.
43. Heydenrych M., Nicolaides C., Scurrell M. Oligomerization of ethylene in a slurry reactor using a nickel(II)-exchanged silica-alumina catalyst // Journal of Catalysis.-2001.-V. 197.-P. 49-57.
44. Zhang Q., Dalla Lana I.G. An analysis of mass transfer and kinetics during ethylene oligomerization over nickel/sulfated alumina catalyst in a slurry reactor // Chemical Engineering Science.-1997.-V. 52.-№ 21/22.-P. 4187-4195.
45. Кузнецова Г.А. Качественный рентгенофазовый анализ: Учеб. пособие. - Иркутск: ИГУ, 2005. - 28 с.
46. Андерсон Д. Структура металлических катализаторов. - М.: Мир, 1978. - 482 с.
47. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии. Под ред. А.В. Киселёва. - М.: МГУ, 1973. - 448 с.
48. Крылов О.В. Гетерогенный катализ: Учеб. пособие. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2002. Ч. 2. - 202 с.
49. Крылов О.В. Гетерогенный катализ: Учеб. пособие. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2002. Ч. 1. - 222 с.
50. Танабе К. Твёрдые кислоты и основания. Пер с англ. / М.: Мир 1973.
51. Справочник химика: Справочник: В 6 т. / Под ред. Б.П. Никольского. - 2-е изд. - Л.: Ленинградское отделение Госхимиздата, 1963. - Т. 2. Основные свойства органических и неорганических соединений. - 1168 с.
52. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие для вузов. - Ленинград: Изд-во Химия, 1987.-576 с.
53. Справочник химика: Справочник: В 6 т. / Под ред. Б.П. Никольского. - 2-е изд. - Л.: Ленинградское отделение Госхимиздата, 1963. - Т. 1. Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника.-1071 с.
54. Лукин В.Д., Новосельский А.В. Циклические адсорбционные процессы: теория и расчет. Л.: Химия, 1989, 256 с.

 

¹ Катализатор NiMSA50; P=3,5 МПа

² Катализатор NiMSA50; P=3,5 МПа

³ Эксперимент проводился на катализаторах NiMSA10,  NiMSA20, NiMSA30, NiMSA50.

⁴ t=100 °С, Р=1,5 МПа, w=4ч^-1, τ=280 мин.

⁵ Т=573 К, Р=1150 кПа, w=2,5 ч^-1