Синтез углеводородов из CO и H2 в присутствии кобальтовых катализаторов на основе новых модификаций алюмосиликатных носителей

• Автор: Нгуен Конг Чинь
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время процессы получения топлив, масел и продуктов основного органического синтеза базируются в основном на нефти. Однако прогноз показывает, что при расходовании е существующими темпами, запасов хватит примерно на лет. В то же время, извлекаемые запасы газа в энергетическом эквиваленте превышают нефти 1,5 раза, запас угля более чем в раз 1.
Синтез углеводородов из СО и Н2 синтез ФишераТропша один из перспективных методов получения компонентов моторных топлив и ценных химических соединений на базе ненефтяного сырья угля, природного газа, торфа, сельскохозяйственных и городских отходов. В последнее десятилетие отмечается бурный рост исследовательских и опытноконструкторских работ, направленных на получение синтетических высших углеводородов по реакции ФишераТропша. В зависимости от опорного углеродсодержащего сырья, соответствующие технологии получили в англоязычной литературе наименования СТЪ природный газ в жидкость, СТЬ уголь в жидкость, ВТЬ биомасса в жидкость. Важным обстоятельством, способствующим выдвижению этих технологий на рынок, является высокая чистота получаемых синтетических углеводородов практически полное отсутствие в них азот и серу содержащих примесей, а также ароматики. В отличие от продуктов первичной переработки нефти, синтетические углеводороды удовлетворяют самым высоким экологическим требованиям.

Актуальность

О синтезе жидких углеводородов из оксида углерода и водорода впервые было сообщено в г 3. СоОБконтакгах при давлении МПа и температуре выше 0С получали смесь ал кенов, алканов и кислородсодержащих соединений. Эксперименты Ф. Фишера и Г. Тропша именами которых впоследствии был назван этот процесс привели к созданию в г процесса ЗуШоГ получения спиртов из синтезгаза смеси СО и Н2 на подщелоченных железных катализаторах при давлении МПа и температуре С 4. В г Ф. Фишер и Г. Тропш опубликовали результаты по синтезу из синтезгаза жидких и твердых углеводородов на Ре2пкатализаторах при низком давлении 5, 6. Однако эти катализаторы быстро теряли свою активность, поэтому дальнейшие исследования были сконцентрированы на изучении никелевых и кобальтовых систем. Они привели к разработке эффективного кобальтового катализатора синтеза из СО и Н2, главным образом, парафинов при нормальном давлении и температурах не выше 0С. Он содержал Со, ТЬ, и кизельгур в весовом соотношении и был использован для промышленного осуществления процесса 7. В г в Германии функционировало девять заводов по производству жидкого топлива по методу ФишераТропша общей мощностью около 0 млн. Процесс вели в реакторах с неподвижным слоем Сокатализатора. В Японии к г работало 3 завода мощностью 0 тыс. Следует однако отметить, что производство синтетического моторного топлива было дорого по сравнению с полученным традиционными методами из нефти и оправдывалось только острой военной необходимостью. После окончания Второй мировой войны все эти заводы были закрыты или демонтированы по экономическим причинам. После войны синтез жидких углеводородов изучали в США, СССР, Великобритании, Японии. С учетом опыта немецких ученых и производственников, накопленного в е годы, в СССР, США и ЮАР были пущены новые заводы по производству жидких и твердых углеводородов из синтезгаза. Наряду с ними выпускали также сжиженный газ, спирты, растворители. В послевоенные годы фирма Германия разработала многотоннажный процесс получения углеводородов из синтезгаза, используя усовершенствованный реактор с неподвижным слоем осажденного железного катализатора. Состав катализатора, вес. На этих установках получали углеводороды, состоящие из бензиновой и дизельной фракции, а также высших парафинов 8. Фирмой США был разработан процесс с движущимся слоем железного катализатора, позволявший синтезировать углеводородные смеси с содержанием бензиновой фракции до . В г в Техасе был пущен завод мощностью 0 тыс. Синтезгаз для проведения синтеза получали окислительным пиролизом метана. Завод однако был вскоре остановлен в связи с высокими ценами на природный газ. Процессы фирм и были реализованы в г на предприятиях фирмы в ЮАР. Первый завод I имел первоначальную мощность 0 тыс. К г она достигла 0 тыс. Процесс претерпел многочисленные изменения, в результате был разработан процесс , который теперь является надежным крупномасштабным промышленным производством 9. В г был введен в действие комплекс II проектной мощностью около 2 млн. III такой же мощности . Общие мощности производств IIII в настоящее время составляют 4,,5 млн. Сырьевой основой производств является дешевый бурый уголь, добываемый открытым способом. Этим методом производится около необходимых для ЮАР моторных топлив . В России с г действует завод мощностью тыс. Сокатализаторах. На заводе используется классическая технология процесса, разработанная Фишером и Троишем. Сырьем служит природный газ. В г в Южной Африке фирмой был запущен завод мощностью около 0 тыс. Однако, сиитезгаз, в отличие от заводов , получают на нем из природного газа. В г фирма запустила в Малайзии завод мощностью около 0 тыс. Сокатализатора. Необходимый синтезгаз получают иекаталитическим парциальным окислением метана , . Долгосрочные перспективы синтеза углеводорода из СО и Н2 определяются огромной сырьевой базой этого процесса разведанные запасы угля в энергетическом эквиваленте на порядок превышают нефтяные . Ниже в таблице приведены данные по извлекаемым запасам основных источников углерода.