Получение алифатических углеводородов из разбавленного азотом синтез-газа

• Автор: Крючков, Максим Викторович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 .История развития процесса синтеза углеводородов из СО и Н2
1.3. Основные характеристики реакции Фишера-Тропша
1.3.1. Стехиометрия и термодинамика
1.3.2. Распределение продуктов по молекулярной массе
1.3.3. Металлы-катализаторы
1.3.4. Носители
1.3.5. Промоторы
1.3.6 Механизм синтеза углеводородов из СО и Н2
1.3.7 Получение сырья для процесса СФТ
1.3.8. Синтез углеводородов из забалластированного азотом синтез-газа
1.4. Постановка задачи исследований
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Приготовление катализаторов
2.2. Технологическая схема установки
2.3. Восстановление катализатора
2.4. Разработка катализатора
2.5. Определение олефинов сернокислотным методом
2.6. Анализ продуктов
2.7. Расчет основных показателей процесса
2.8. Физико-химические методы исследования катализаторов, использованные в работе
2.8.1 Метод кислородного титрования
2.8.2 Термопрограммированная десорбция СО
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Физико-химические свойства приготовленных катализаторов
3.2. Каталитические испытания
3.2.1. Состав сырья
3.2.2. Влияние разбавления синтез-газа азотом на основные показатели синтеза углеводородов
3.2.3. Влияние давления на основные показатели процесса синтеза углеводородов
3.2.4. Сравнение показателей синтеза углеводорода на сырье различного состава
3.2.5. Анализ состава получаемых жидких углеводородов
3.2.6 Основные показатели синтеза углеводородов из СО и Н2 при оптимальных температурах
3.2.7. Реакции водяного газа и Белла-Будуара в условиях синтеза углеводородов из СО и Н2
Выводы
Литература

Введение
Синтез углеводородов по методу Фишера-Тропша - довольно старый и хорошо известный процесс. Еще в прошлом веке, во время Второй мировой войны Германия получала значительную часть топлива для военной техники из угля этим способом. В современном мире развитие данного процесса обусловлено прежде всего высокими ценами на нефть - традиционное сырьё для топливной промышленности.
Помимо высоких цен на нефть насущной необходимостью становится диверсификация сырьевой базы. При взгляде на основные извлекаемые источники углеродсодержащего сырья [1] видно, что сокращение запасов нефти, в принципе, может в течение многих десятилетий компенсироваться за счет разработки других полезных ископаемых. В долгосрочной перспективе уголь, запасов которого при нынешних темпах потребления хватит более чем на 1 ООО лет, может занять доминирующую позицию в мировой энергетике, как это было более чем столетие тому назад (разумеется, на базе новых технологических решений).
В ближайшее же время экономически более выгодным и привлекательным с точки зрения сохранности окружающей среды выглядит использование природного газа [2, 3, 4]. По экспертным оценкам, в 2015 г. доля нефти на мировом энергетическом рынке сократится до 36-38%, в то время как доля газа возрастет до 24-26%, угля до 25-27%, на долю гидро- и атомной энергетики придется по 5-6% [5, 6, 7].
Основные разведанные запасы природного газа сосредоточены в азиатской части России и странах Ближнего Востока, а основные потребители находятся в США и Европе. Необходимо транспортировать газ на тысячи километров, что представляет собой сложную техническую задачу. Для европейских потребителей доставка осуществляется в основном по трубопроводам. В азиатском регионе используются танкеры-газовозы, транспортирующие охлажденный сжиженный газ [8]. Оба варианта весьма

Однако диссоциативный механизм не объясняет образования кислородсодержащих продуктов, таких как спирты, альдегиды и кислоты, присутствующих, как известно, в продуктах синтеза ФТ. Их появление предлагается объяснить, например, внедрением СО на заключительном этапе роста цепи [89].
II. Полимеризационно-конденсационный (гидроксикарбеновый)
механизм. Г. Сторч и Р. Андерсон предположили образование гидроксиметиленовых групп из оксида углерода, хемосорбированного на поверхности металла и водорода, хемосорбированного в атомарной форме: Схема превращений по этому механизму следующая:
Инициатором цепи является поверхностный гидроксикарбен М=СН-ОН:
Н ОН Н ОН н 0Н Н3С ОН
/ / I I 3
С + С
II II -н2о || II -м II
м м мм м
Н /0Н НзС /0Н +Н2 СН3СН2/ОН СНз(СН2)Х/ОН
с + с ► с ►
II II -м-н2о || ||
ММ М М
Рост цепи с образованием поверхностных соединений вида М=С(ОН)-(СН2)Л— СН3 происходит в результате следующих друг за другом реакций гидрирования и конденсации:
Обрыв цепи происходит или в результате распада алкилгидроксикарбена . с образованием альдегидов, или через элиминирование |3-водорода алкильной цепи [СН3(СН2)Х] с образованием алкена и регенерацией гидроксикарбена. Гидрирование первичных продуктов (альдегидов и алкенов) даёт, соответственно, спирты или алканы:
СН3(СН2)Х ОН

н он

СН3(СН2)Х -2 СН=СН2 Н2 » СН3(СН2)х
СН3(СН2)хСНО Н2 » СН3(СН2)хСН2ОН