Методы отделения продуктов реакции от катализатора в промышленных гомогенно-каталитических процессах. (обзор)

Состав задействованных в работе участников представлен на схеме.Этапы разработки:На разработку отводится 90 рабочих дней. Этапы разработки представлены в таблице 1.Таблица 1.№ Наименование этапаСрок выполнения,в днях1.Разработка и утверждение технического задания52.Технические предложения73.Эскизный проект:163.1.Анализ исходных данных: состав жидкости, содержащей циклогексен и побочные продукты73.2.Постановка задачи53.3.Разработка общего описания алгоритма функционирования реактора, ректификационной колонны с флорентийским сосудом44.Технический проект:154.1.Определение формы представления входных и выходных данных для реактора и ректификации54.2.Разработка текхнического проекта ректификации105.Рабочий проект:475.1.Строительство производственной схемы получения циклогексанона245.2.Испытание производственной установки45.3.Корректировка производственной установки55.4.Подготовка технической документации на готовый продукт (циклогексанон)75.5.Сдача готового продукта на склад и его продажа потретителям7Итого дней:902. Организация и планирование работ по теме2.1 Этапы организации работЭтапы организации работ представлены в таблице 2.Таблица 2.№Название этапаИсполнительТрудоемкость,чел/дниПродолжительность работ, дни1.Разработка и утверждение технического заданияРуководитель552.Технические предложенияРуководитель47Консультант33.Эскизный проект:16163.1.Анализ исходных данных и требований к сырью (циклогексен + побочные продукты)Разработчик773.2.Постановка задачиКонсультант553.3.Разработка общего описания алгоритма функционирования реактора и колонны ректификацииРуководитель24Разработчик24.Технический проект:15154.1.Разработка общей схемы синтеза циклогексанонаРуководитель25Разработчик34.2.Разработка технологической схемы получения циклогексенаРуководитель210Консультант2Разработчик65.Рабочий проект:47475.1.Строительство производственной схемыРазработчик24245.2.Испытание технологической схемыРазработчик445.3.Корректировка технологической схемыРазработчик5 55.4.Подготовка технической документации готовый продукт (циклогексанон)Консультант37Разработчик45.5.Сдача циклогексанона на склад и его продажаРуководитель27Консультант2Разработчик3Итого:90902.2 График проведения работКалендарный график исполнения проекта представлен на рисунке 1, на котором видно, что общий срок работы составит 64 дня.3.Определение договорной цены созданного продукта1 статья «Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты»Договорная ценаопределяется по формуле:Цена договорная = себестоимость + прибыль + НДС1 статья «Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты» + ТЗР (15%) от∑ итого по материалам2 статья «Специальное оборудование» - как правило, затрат нет3 статья «Основная заработная плата» работающих4 статья «Дополнительная заработная плата» 20-30% от основной заработнойплаты5 статья «Страховые отчисления» - 34% от ФОТ6 статья «Командировочные расходы» - как правило, затрат нет7 статья «Контрагентские услуги» - как правило, затрат нет8 статья «Накладные расходы» - 250% от основной заработной платы9 статья «Прочие расходы» - затрат нетВ дипломном проекте объем затрат на НИР и ОКР был проведен методом калькулирования.На эту статью относится стоимость материалов, покупных изделий, полуфабрикатов, комплектующих изделий и других материальных ценностей, расходуемых непосредственно в процессе выполнения НИР и ОКР по теме. Потребность в материальных ресурсах определяется на основе материальных спецификаций, в которых указывается наименование, количество и цена используемых в процессе работы материальных ценностей. В стоимость материальных затрат включаются транспортно-заготовительные расходы, которые определяются как 15-20 % стоимости затрат по статье. В эту статью включаются также затраты на оформление комплекта документов.Расчет затрат на сырье и материалы, используемые в экспериментальной работе, представлен в таблице 3.Таблица 3. Расчет затрат на сырье и материалы№Наименование материалаЕд. измер.Цена, руб. за ед.Использован-ное кол-воСтоимость, руб1.Циклогексенкг1 2220,030372.Катализаторкг1 1000,030335.Бутиронитрилнитрилл1130,500576.Метанолл1100,500557.Вода дистиллированнаял100,10018.Фильтрм2620,05039.Ацетонл7017010.Флешка 2Гбшт.155055011.Бумага А4пачка117517512.Картридж для принтерашт.12350235013.Ручкашт.101515014.Карандашшт.10770Итоги затрат на сырье и материал3575Транспортно-заготовительные затраты715Итого:4290Цены из каталога «acrocorganics»Транспортно-заготовительные расходы составляют 15-20 % от суммы затрат на сырье и материалы, и составляют, в нашем случае 20 %,715 руб.3 статья «Основная заработная плата»№ Наименование этапаИсполнитель (должность)Мес. Оклад (руб)Трудоемкость (чел/дни)Оплата за день* (руб)Оплата за этап (руб)12345671Разработка и утверждение заданияРуководитель55 00052 50012 5002ТПРуководитель55 00042 50010 000Консультант 27 00021 2272 4543План работыРуководитель55 00022 5005 000Консультант27 00051 2276 135Разработчик21 00099558 5954Выполнение работыРуководитель55 00072 50017 500Консультант27 00021 2272 454Разработчик21 00059554 7755Рабочий проектРуководитель55 00012 5002 500Консультант27 00041 2274 908Разработчик21 0004295540 110Итого116 931*Оплата за день рассчитывается делением месячного оклада на 22 дня.4 статья «Дополнительная заработная плата»На эту статью относятся выплаты, предусмотренные законодательством о труде за неотработанное по уважительным причинам время; оплата очередных и дополнительных отпусков; времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей; выплата вознаграждения за выслугу лет и т.п. (в среднем она составляет 20-30% от суммы основной заработной платы). В процессе определения сметы затрат появляется понятие «фонд оплаты труда», представляющий собой сумму основной и дополнительной заработной платы. Фонд оплаты труда используется при расчете взносов в социальные фонды. Во всех других случаях (накладные расходы, командировки и др.) расчеты ведутся от базы основной заработной платы. ДЗП = 116 931х 0,25 = 29 233 руб.Дополнительная заработная плата научного и производственного персонала составляет по проекту 29 233 руб.5 статья «Страховые отчисления»Отчисления на социальные нужды составляют 30% от фонда оплаты труда (ФОТ), который состоит из основной и дополнительной заработной платы. ФОТ = ОЗП + ДЗП = 116 931 + 29 233 = 146 164 руб.СО = ФОТ х 30% = 146 164 х 0,3 = 43 849 руб.6 статья «Командировочные расходы»Величина этих расходов определяется или прямым счетом, или их можно принять равными 8-10% от суммы основной заработной платы научного и производственного персонала.В настоящей работерасходы по данному разделу отсутствуют.7 статья «Контрагентские услуги»На эту статью относится стоимость контрагентских работ, осуществляемых сторонними организациями и предприятиями непосредственно для данной НИОКР, в частности, стоимость изготовления и испытания макетов и опытных образцов, стоимость других работ и услуг опытного производства, испытательных баз, полигонов и т. п.В процессе разработки данного проекта услуги сторонних организаций не использовались.8 статья «Накладные расходы»К накладным расходам относятся расходы на содержание и ремонт зданий, сооружений, оборудования, инвентаря. Это затраты, сопутствующие основному производству, но не связанные с ним напрямую, не входящие в стоимость труда и материалов. Она определяется процентом от суммы основной заработной платы научного и производственного персонала и на разных предприятиях в зависимости от их структуры, технологического процесса и системы управления находится в широком диапазоне от 200 до 300%.НР = 116 931х 200% = 36 368 х 2,0 = 233 862 руб. 9 статья «Прочие расходы»В настоящей работе по статье «прочие расходы» затрат нет.Расчёт полной себестоимости проекта.№ Номенклатура статей расходовЗатраты (руб)1231Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом отходов)2 0322Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ-3Основная заработная плата научного и производственного персонала114 9314Дополнительная заработная плата научного и производственного персонала29 2335Страховые взносы в социальные фонды43 8496Расходы на научные и производственные командировки-7Оплата работ, выполненных сторонними организациями и предприятиями-8Прочие прямые расходы-9Накладные расходы133 862Итого324 907Прибыль равна 0 руб.Так как разработка ведется на базе РТУ МИРЭА, то НДС не взымается (заказчиком выступает государство). НДС = 0 руб.Таким образом, формула договорной цены будет представлять собой:ДЦ = ОЦ= 324 907 руб.ЗаключениеПредставлен обзор твердофазных экстрагентов, предназначенных для концентрирования и разделения катализатора от продуктов реакции. Рассмотрены примеры твердофазных экстрагентов, полученных импрегнированиемразличных носителей соединениями, применяемыми в жидкостной экстракции. Обсуждены возможности использования углеродных нанотрубок и ионных жидкостей для получения новых твердофазныхэкстрагентов. Приведены экспериментальные данные по сорбционному извлечению актинидов, европияи палладия из азотнокислых растворов твердофазными экстрагентами, полученными импрегнированием углеродных нанотрубок и полимерных носителей ионными жидкостями и лигандами.Список литературыРябов А.Ю. Окисление циклогексена, гексена-1, пропилена и изобутилена в реакторе с барьерным электрическим разрядом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук / Томск, 2003.Попов Ю.В., Мохов В.М., Небыков Д.Н., Будко И.И. Наноразмерные частицы в катализе: получение и использование в реакциях гидрирования и восстановления (обзор) // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12 C. 5-44.JavaherianM., DoraghiF. NanosilicaboronsulfuricacidasadualBronstedLewisacidandaheterogeneouscatalystinBae-yer-Villigeroxidationofketoneswithhydrogenperoxide // ReactionKineticsandCatalysisLetters, V. 116, 2015, р. 235-248.SilvaF.P., JacintoM.J., LandersR., RossiL.M. SelectiveAllylicoxidationofCyclohexenebyaMagneticallyRecoverableCobaltOxideCatalyst // CatalysisLetters, V. 141, 2011, р. 432-437.RajabiF., KarimiN., SaidiM.R., PrimoA., VarmaR.S., LuqueR. UnprecedentedSelectiveOxidationofStyreneDerivativesusingaSupportedIronOxideNanocatalystinAqueousMedium // AdvancedSynthesis & Catalysis, V. 354, 2012, р. 1707-1711.Кузнецова Л.И., Кузнецова Н.И., Яковина О.А., Зудин В.Н., Бальжинимаев Б.С. Влияние соединений переходных металлов на катализируемую N-гидроксифталимидом реакцию окисления циклогексена //Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 6. С. 694-703.Симагина А.Е., Рыбина Г.В., Среднев С.С. Каталитическое окисление циклогексена безводным пероксидом водорода в растворе этилацетата. В сборнике: Семьдесят вторая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием сборник материалов конференции. Ярославский государственный технический университет. Ярославль, 2019. С. 198-201.Захаров А.Н. Поворотная изомеризация хелатных соединений меди(2+) с тетраэдрически искаженным хелатным узлом при каталитическом жидкофазном окислении циклогексена молекулярным кислородом //Научный альманах. 2019. № 12-3 (62). С. 132-135. Ефремов Г.Е., Бовырина Е.А., Подтягина А.В., Ошанина И.В., Темкин О.Н. Окисление этилена и циклогексена n-бензохиноном, пероксидом водорода и кислородом в растворах катионных комплексов Pd(II) в бинарных растворителях ацетонитрил-вода и ионная жидкость-вода //Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 1. С. 54-65. Радман Р., Аюсси А., Катани А.А., Мехамер В. Влияние углекислого газа на окисление циклогексена пероксидом водорода на катализаторе СО1.5PW12O40 //Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 1. С. 82-87.Чихичин Д.Г., Коцеруба В.А., Гэрбэлэу Н.В., Тимко Г.А., Малаештян Ю.Л., Камалов Г.Л. Кинетика и основные маршруты жидкофазного окисления циклогексена воздухом в присутствии μ3-оксотриметаллгексапивалатов кобальта, хрома, железа и никеля //Теоретическая и экспериментальная химия. 2007. Т. 43. № 2. С. 85-90.Кузнецова Н.И., Кузнецова Л.И., Кириллова Н.В., Покровский Л.М., Детушева Л.Г., Ансель Ж.Е., Лихолобов В.А. Окисление циклогексена и α-пинена смесью О2 -Н2в присутствии катализаторов на основе нанесенных платины или палладия //Известия Академии наук. Серия химическая. 2003. № 7. С. 1462-1468. Захарова Д.С., Семеняко А.Н., Черткова О.А., Фролкова А.В., Кацман Е.А., Брук Л.Г., Темкин О.Н. Влияние состава бинарного растворителя CH3CN-H2O на кинетику окисления циклогексена п-бензохиноном в растворах катионных комплексов палладия(II) //Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 3. С. 77-84. Темкин О.Н., Брук Л.Г., Захарова Д.С., Одинцов К.Ю., Кацман Е.А., Петров И.В., Истомина О.Ю. Кинетические особенности реакции окисления циклогексена п-хинонами в водно-органических растворах катионных комплексов палладия(II) //Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 715-727. Чихичин Д.Г., Коцеруба В.А., Левченко О.А., Перова Е.В., Ананьев И.В., Нефедов С.Е., Сидоров А.А., Еременко И.Л., Малаештян Ю.Л., Тимко Г.А., Камалов Г.Л. Влияние нуклеарности и лигандного окружения кобальта на каталитические свойства его пивалатных комплексов в жидкофазном окислении циклогексена кислородом //Теоретическая и экспериментальная химия. 2010. Т. 46. № 1. С. 14-19.Кузнецова Н.И., Кузнецова Л.И., Кириллова Н.В., Детушева Л.Г., Лихолобов B.А., Храмов М.И., Ансель Ж.Е. Окисление углеводородов молекулярным кислородом с участием образующихся in situ пероксидных соединений //Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 2. С. 219-232. Пай З.П., Толстиков А.Г., Бердникова П.В., Кустова Г.Н., Хлебникова Т.Б., Селиванова Н.В., Шангина А.Б., Костровский В.Г. Каталитическое окисление олефиновых соединений и спиртов пероксидом водорода до моно- и дикарбоновых кислот в двухфазной системе //Известия Академии наук. Серия химическая. 2005. № 8. С. 1794-1801. Захарова Д.С., Черткова О.А., Челкин А.А., Брук Л.Г., Темкин О.Н. Кинетические изотопные эффекты в реакции окисления олефинов n-хинонами в водно-ацетонитрильных растворах катионных и хлоридных анионных комплексов палладия //Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 3. С. 843. Захаров А.Н. Сравнение каталитической активности трициклических тетраэдрически искаженных хелатных соединений меди(2+) //Научный альманах. 2020. № 1-2 (63). С. 88-90. Захаров А.Н. Влияние природы халатного узла на каталитическую активность хелатных соединений меди(2+) //Научный альманах. 2019. № 10-2 (60). С. 183-186. Путин А.Ю., Бычкова Е.Ю., Трунилина К.В., Закгейм А.Ю., Кацман Е.А., Шишилов О.Н., Ахмадуллина Н.С., Ошанина И.В., Темкин О.Н., Брук Л.Г. Кинетика и механизм сопряженного процесса синтеза циклогексанкарбоновой кислоты //Журнал физической химии. 2015. Т. 89. № 3. С. 373-384. Алимарданов Х.М., Гарибов Н.И. Жидкофазное окисление с 6-C 8 циклоолефинов кислородом воздуха с участием металлосодержащих микроструктурированных карбоновых материалов //Журнал общей химии. 2013. Т. 83. № 11. С. 1822-1828.Тимофеева М.Н., Пай З.П., Толстиков А.Г., Кустова Г.Н., Селиванова Н.В., Бердникова П.В., Брыляков К.П., Шангина А.Б., Уткин В.А. Эпоксидирование циклоолефинов пероксидом водорода в присутствии гетерополикислот в комбинации с катализатором фазового переноса // Известия Академии наук. Серия химическая. 2003. № 2. С. 458-463.