Синтез компонентов моторных топлив из CO и H2 на полифункциональных каталитических системах

• Автор: Панин, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Синтез ФишераТропша

1.1.1. Общие сведения о синтезе ФишераТропша

1.1.2. Современные промышленные технологии производства углеводородов методом ФишераТропша

1.1.3. Катализаторы синтеза ФишераТропша

1.1.3.1. Синтез ФишераТропша на железном катализаторе

1.1.3.2. Синтез ФишераТропша на кобальтовом катализаторе

1.1.3.3. Промотироваиие катализаторов синтеза ФишераТропша

1.1.3.4. Влияние методики приготовления катализатора

1.1.3.5. Влияние способа введения активного металла
1.1.3.6. Влияние природы носителя
1.1.4 Механизм синтеза ФишераТ ропша
1.1.4.1. Природа интермедиатов в реакциях СО и Ц на поверхности катализаторов
1.1.4.2. Рост цепи
1.2. Изомеризации парафиновых п олефиновых
углеводородов
1.2.1. Современные промышленные технологии изомеризации парафинов
1.2.2. Механизм реакций изомеризации парафиновых и олефиновых углеводородов
1.2.2.1. Изомеризация парафиновых углеводородов
1.2.2.2. Изомеризация олефиновых углеводородов
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристики применяемых веществ
2.2. Методика приготовления катализаторов
2.2.1. Синтез плавленого железного катализатора
2.2.2. Синтез кобальтовых катализаторов
2.2.3. Синтез цеолитного компонента
2.2.4. Синтез железокобальтовых катализаторов
2.3. Физикохимические методы исследования цеолитов и катализаторов РФА, ТПДГНз
2.3.1. Рентгенофазовый анализ РФАХ1Ш
2.3.2. Термопрограммируемая десорбция аммиака ТПДМН
2.4. Описание установки и методики проведения синтеза ФишераТропша
2.5. Анализ продуктов синтеза
2.5.1. Анализ газообразных продуктов синтеза
2.5.2. Анализ жидких углеводородов
2.5.3. Анализ реакционной воды
2.6. Описание установки и методики проведения изомеризации углеводородов
2.7. Анализ газообразных и жидких продуктов реакции гидроизомеризации
2.8. Определение октанового числа жидких продуктов реакции гидроизомеризации
2.9. Расчет содержания изомерных алифатических и ароматических углеводородов по данным ПМРспектра жидкого продукта
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Синтез ФишераТропша на бинарных каталитических системах
3.1.1. Синтез ФишераТропша на бинарных железоцеолитных каталитических системах
3.1.2. Синтез ФишераТропша на бинарных железокобальтовых каталитических системах
3.1.3. Синтез ФишераТропша на бинарных кобальтцеолитных каталитических системах
3.1.4. Кислородсодержащие органические соединения в составе реакционной воды ФТсинтеза
3.1.5. Исследование физикохимических свойства цеолитов и катализаторов
3.2. Изомеризация углеводородов бензиновой фракции синтеза ФишсраТронша
3.2.1. Изомеризация гексана на цеолитсодержащих катализаторах
3.2.1 Л Исследование влияния типа и содержания цеолита в составе катализаторов па крекирующую активность катализаторов в изомеризации гексана
3.2.1.2. Исследование влияния типа и содержания цеолита в составе платиносодержащих катализаторов на крекирующую и изомеризующуга активность катализаторов в изомеризации нгексана
3.2.2. РТзомеризация гексангекссновой смеси на катализаторе на основе цеолита У
3.2.3. Изомеризация бензиново фракции синтеза ФишераТропша на катализаторах на основе цеолита У
3.2.3.1. Изомеризация бензиновой фракции синтеза ФишераТропша, полученной на железных катализаторах
3.2.3.2. Изомеризация бензиновой фракции синтеза ФишераТропша, полученной на кобальтовых катализаторах ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


За исключением ацетилена и формальдегида, термодинамические ограничения на получение органических продуктов из СО и Н2 отсутствуют. Увеличение общего давления в системе приводит к повышению молекулярной массы образующихся продуктов выход бензиновых С5С и газообразных углеводородов С1С4 при этом снижается, а дизельной фракции СцСао увеличивается . Синтезгаз, богатый водородом, способствует образованию парафинов, а повышение содержания СО в сырье благоприятствует образованию ненасыщенных соединений. При давлении 1 атм верхний температурный предел образования углеводородов в ФТсинтезе составляет С 7, 9. С ростом давления до 0 атм эта температура возрастает примерно на С. Снижение температуры приводит к возрастанию равновесной степени превращения монооксида углерода. Для синтеза из СО и Н2 соединений всех гомологических рядов термодинамические характеристики тем благоприятнее, чем ниже температура. Практически нижний температурный предел определяется температурой, при которой катализатор проявляет активность 1. Вероятность роста цепи

Рис. Величина определяется природой катализатора, температурой и давлением процесса. Для каждого класса продуктов, одновременно образующихся на одном и том же контакте парафины, олефины, спирты, величина а может быть различной. Иногда наблюдается отклонение реального распределения от теоретического. ФТсинтез является сильно экзотермической реакцией, поэтому основной проблемой в конструировании реакторов является быстрое удаление выделяющегося тепла реакции в перпендикулярном направлении к потоку реагентов во избежание перегрева катализаторного слоя, увеличения выхода метана и зауглероживания катализатора. Рис. Эффективный отвод тепла может быть осуществлен с использованием различных технических приемов. Из трубчатого реактора тепло отводится от трубок с катализатором за счет подаваемого в межтрубное пространство хладогента. Эти реакторы просты в эксплуатации и приспособлены для получения из синтезгаза широкого диапазона продуктов от газообразных до высокомолекулярных парафинов. К недостаткам такого типа реакторов следует отнести высокую сложность конструирования и изготовления, большой перепад давления в трубках изза плотной упаковки зерен катализатора, большую трудоемкость его периодической разгрузки 7. Из реактора с кипящим псевдоожиженным слоем катализатора тепло реакции отводится за счет прямого контакта горячих частиц катализатора с сигазом, вследствие чего достигается незначительный перепад температур в зоне реакции, обычно не превышающий С. Преимуществом таких реакторов является легкость замены катализатора, серьезным недостатком необходимость использования частиц катализатора очень малого размера и, как следствие, возникающие сложности в отделении катализатора от газового потока. С недавнего времени все большее внимание привлекает суспензионный жидкофазный, так называемый сларрипеактор, в котором катализатор в виде высокодисперсных менее мкм частиц суспендирован в жидкости, как правило, высокомолекулярном парафине. Реактор пузырькового типа вЬюгу считается наиболее эффективным для синтеза ФТ . Впервые такой реактор объемом м3 и диаметром 1,5 м был испытан Кельбелем в г. МПа. В суспензионном реакторе теплота отводится с потоком продуктов, а также равномерно распределяется в суспензии и может отводиться оттуда охлаждающими змеевиками. Перепад температур не превышает 1С, поэтому процесс можно осуществлять при более высоких температурах, не опасаясь повышенного образования метана изза местных перегревов. Подобно реакторам с кипящим слоем, в пузырьковом реакторе обеспечиваются эффективный массообмен и теплоотвод. В то же время в нм возможно получение тяжлых продуктов, как в трубчатом аппарате. Основной проблемой процесса в суспензионном реакторе является отделение суспензии катализатора от образовавшегося парафина и возврат ее в зону реакции. Со временем проблема отделения катализатора была решена, и в г. Выбор типа реакционного устройства синтеза ФишераТропша определяется видом продукта, который предполагается получать, и следовательно, условиями процесса см.