Композитные проницаемые катализаторы синтеза Фишера-Тропша

• Автор: Сипатров, Анатолий Геннадьевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
Введение

Список использованных сокращений

1. Литературный обзор

1.1. Общие сведения о реакции синтеза ФишераТропша

1.2. Термодинамика процесса

1.3. Кинетика процесса

1.4. Катализаторы СФТ

1.5. Условия проведения процесса

1.6. Влияние процессов тепло и массопереноса

1.7. Промышленноподтвержденные способы организации каталитического

слоя в реакторах синтеза ФишераТропша
1.8. Новые способы организации каталитического слоя в реакторах СФТ
1.9. Анализ возможных путей повышения концентрации каталитизатора в реакционном объеме
2. Методика проведения исследований
2.1 Приготовление проницаемых композитных катализаторов
2.2 Методики исследования физических свойств структуры пор и армирующего скелета композита етх катализаторов
2.3 Методика каталитических испытаний
3. Основные закономерности влияния состава и условий
приготовления ПКМ на пористую структуру и
теплопроводность композитов
3.1. Методика приготовления проницаемых композитных катализаторов
3.2. Основные параметры пористой структуры ПКМ
3.3. Влияние параметров приготовления на общие характеристики
структуры пор и структуры металлического каркаса ПКМ
3.4. Результаты гидродинамических испытаний ПКМ
3.5. Исследование теплопроводности ПКМ
4. Каталитические свойства ПКМ в реакции синтеза
ФишераТропша.
4.1. Каталитические свойства активного компонента
4.2. Каталитические свойства 1I
4.3 Сопоставление данных МТП и каталитических свойств Г1КМ
4.4 Перспективы использования ПКМ в промышленных реакторах СФТ
Заключение
Выводы
Благодарности
Апробация работы
Список используемой литературы


Детальный обзор данных по кинетике и селективности СФТ можно найти в работе 9. Высокомолекулярные углеводороды и аолефины представляют среди продуктов наибольшую ценность. При этом основную часть получаемых продуктов составляют неразветвленные углеводороды. В связи с этим бензиновая фракция углеводородов характер и зуется низким октановым числом при применении традиционных катализаторов мснсс и требует дальнейшей переработки для коммерческой реализации. С другой стороны, дизельная фракция углеводородов представляет собой готовый коммерческий продукт с очень высоким цетановым числом ЦЧ , использование которого обеспечивает высокий КПД двигателя, низкое содержание СО, оксидов азота, серы и сажи в выхлопных газах , . Столь высокое значение цетанового числа для дизельного топлива делает возможным использовать данную фракцию продуктов синтеза в качестве высокоцетановой присадки к дизельному топливу, получаемому путем нефтепереработки. При этом необходимо отметить, что преобладание налканов над изомерами приводит к тому, что дизельная фракция углеводородов имеет высокие температуры застывания. На рис. С1С4, сопряжена с увеличением селективности по отношению воскам. Таким образом, синтез ФишераТропша является ключевой, но не последней
стадией получения жидких топлив из не нефтяного сырья, т. Процесс синтеза ФишсраТропша характеризуется большим количеством индивидуальных продуктов, что в свою очередь несколько усложняет анализ термодинамики процесса. Весь спектр реакций синтеза можно разделить на каталитические реакции, в результате которых образуются целевые продукты синтеза, и те, которые приводят к образованию побочных или вредных продуктов. Отдельным классом являются реакции между реагентами и продуктами синтеза и активным компонентом катализатора, которые приводят к изменению свойств катализатора. Целевыми продуктами синтеза являются насыщенные и ненасыщенные углеводороды, образующиеся но реакциям 1. Значение АН8 Для реакции 1. Джмоль1, при п со величины ДН8 п для реакций 1. Дж моль1. При этом значение ДН с ростом температуры становится более отрицательным экзотермичность процесса растет. Реакции гидрирования СО до углеводородов 1. Температура,С Рис. Константа равновесия реакции 1. Величина АН8 для реакции 1. Джмоль1. Равновесие реакции не зависит от давления реакции. На рис. СО от температуры. Расчет был сделан по формуле приведенной в . Со0 Н Со2 Н2 1. ЗСо 4Н Соз232 4Н2 1. Бе Н Ре2 Н2 1. Рис. Зависимость констант реакций 1. СоО , СО4 и РеО А. Необходимо отметить, что катионы кобальта и железа могут не образовывать отдельных фаз оксидов, но образовывать совместные оксиды с носителем растворяться в носителе катализатора. На Рис. СоО, СО4 и РеО, соответственно, рассчитанные но данным . Из графиков видно, что кобальтсодержащис катализаторы менее чувствительные к присутствию паров воды, чем железосодержащие катализаторы. Со для катализаторов СоуА или гидроксосиликата Со для катализаторов СоБЮ2 процессы окисления парами воды могут приводить к дезактивации катализатора. Важным является также роль размера частиц металла при размере частиц менее 5 нм, уменьшение избыточной поверхностной энергии при окислении частиц металла делает окисление металлических частиц в типичных условиях синтеза ФишсраТроиша термодинамически возможным. Дезактивацию катализаторов, в том числе необратимую, под воздействием паров воды многократно отмечали в литературе см. Более детально, эти результаты будут рассмотрены ниже. Кроме окисления активного компонента парами воды дезактивация катализаторов в условиях синтеза может проходить по двум реакциям с участием СО образование карбонилов и реакция БсллаБудуара. Известны следующие карбонилы кобальта и железа Со2СО8, СоДСО, Со6СОб, НСоСО4, РеСОк, где 3,4,5. Термодинамика образования карбонилов кобальта была исследована в , , , термодинамические свойства карбонилов железа были приведены в . На рис. ФишераТропша Рсо б атм, Рш атм. Рис. Зависимость парциальных давлений карбонилов е и Со от температуры в условиях синтеза ФишераТропша.