Получение парафиновых углеводородов из CO и H2 в жидкой фазе в присутствии тонкодисперсного сферического катализатора

• Автор: Андриянова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ.

1 КАТАЛИЗАТОРЫ ЖИДКОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ ГИДРИРОВАНИЯ.

1.1 Общие сведения о катализаторах.

1.2 Особенности катализаторов на основе железа.

1.3 Особе шости катализаторов на основе кобальта

1.4 Роль носителей и промоторов в структуре катализаторов

1.4.1 Носители катализаторов.

1.4.2 Промоторы катализаторов

1.5 Дезактивация и регенерация катализаторов.

1.6 Способы получения катализаторов для жидкофазных процессов.

1.6.1 Методы синтеза катализаторов.
1.7 Кинетика процесса
1.7.1 Кинетические уравнения реакций.
1.7.2 Управление ФТсинтсзом за счет воздействия на его кинетику.
1.8 Технологическое оформление про есса
1.8.1 Основные сведения о процессе типы промышленных реакторов.
1.8.2 Реактор со стащонарным слоем катализатора.
1.8.3 Реактор с суспендированным слоем катализатора
1.8.4 Реактор с псевдоожиженным флюидизированным слоем катализатора
1.8.5 Суспензионный жидкофазный реактор
1.9 Сравнительный анализ синтеза ФишераТропша в трхфазном
суспендированном слое и в друхих реакционных системах
1. Совокупные модели процесса ФишераТропша в реакторе с
суспендирова мым слоем катализатора.
1. Выводы по литерату рному обзору
2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ РЕАКТИВОВ. МЕТОДЫ
ЭКСПЕРИМЕНТА И АНАЛИЗА.
2.1 Характеристики используемых реактивов.
2.2 Методика приготовления катализаторов
2.3 ИКспектроскопический анализ
2.4 Электронная сканирующая микроскопия.
2.5 Мессбауэровская спектроскопия.
2.6 Методика атомноабсорбционного анализа
2.7 Термогравиметрический анализ
2.8 Методика исследования катализаторов ртутной порометрией.
2.9 Исследование катализаторов методом ортопара конверсией водорода
2. Описание установки проведения ФТсинтеза
2. Методика хроматографического анализа газов и жидкостей
2. Хроматомассспектрометрический метод анализа.
2. Алгоритм кинетических исследований катализатора в процессе ФТ
синтеза.
2. Методика расчта трхфазного реактора ФТсинтеза
3 РАЗРАБОТКА С1ЮСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНОГО, СФЕРИЧЕСКОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ЖИДКОФАЮГО
СИНТЕЗА ФИШЕРАТРОПША.
3.1 Выбор солей и определение условий соосаждения.
3.2 Выбор концентрации основной соли металла и осадителя
3.3 Синтез катализаторов в вязкой фазе
3.4 Анализ катализаторов
3.5 Выводы
4 СРАВНЕНИЕ АКТИВНОСТИ СИНТЕЗИРОВА1ШЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ СО.
4.1 Активность синтезированных катализаторов экспрессметодом ортопара конверсии водорода
4.2 Испытатшя катализаторов в реакции ФТсинтеза в жидкой фазе
4.2.1 Активация катализаторов и определение кинетической области
процесса
Исследование активности катализатора 1 в реакции ФТсинтеза
Исследование активности катализатора 3 в реакции ФТсинтеза
Выводы.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА И ЕГО
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Технологическое проведение процесса ФишераТропша.
Описание технологической схемы
Стехиометрия процесса и материальный баланс реактора ФТсинтеза
в жидкой фазе.
Стехиометрия процесса.
Материальный баланс реактора
Выбор расчта трхфазного реакторам по полученным экспериментальным данным и различным моделям.
Определение геометрических размеров реактора по модели, не
учитывающей обратного перемешивания во всех фазах.
Определение геометрических размеров реактора по модели.
учитывающей обрат ное перемешивание в газовой фазе
Тепловой баланс реактора ФТсинтеза в жидкой фазе.
Расчт поверхности теплопередачи в реакторе и расход хладагента.
Экономическая оценка процесса.
Исследование и анализ рынка.
Анализ выпускаемой продукции, себестоимость и срок окупаемости.
Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Характерными чертами Рекатализаторов ФТсинтеза являются а функционирование при повышенных температурах С, иногда и выше б образование более низкомолекулярных УВ а 07, редко достигает 0. Ре рекомендуется соотношение Н2СО во избежание резкого падения выхода целевых УВ е образование заметного количества спиртов и альдегидов. Катализаторы на основе железа являются наиболее дешевыми и могут использоваться для получения широкого спектра продуктов, поэтому применяются во многих существующих промышленных процессах СФТ. Результаты современных исследований Рекатализаторов СФТ подтверждают и развивают данные ранних работ , согласно которым Рекатализаторы в ходе синтеза подвергаются изменениям. Перед введением в синтез катализатор должен восстанавливаться, поскольку непосредственно активной в СФТ считается фаза металлического Ре. Восстановление может протекать в разной степени и, следовательно, катализатор будет содержать разные количества оксидов Ре2Оз и Ре4 . Специально следует отметить отечественные исследования хх гг. СО и Н2 на железных плавленых катализаторах, согласно которым ни металлическое железо, ни его карбиды или оксиды по отдельности каталитической активностью в СФТ не обладают . Селективность оксидного образца по метану больше, это объясняется снижением количества поверхностных кислотных центров изза карбидирования . Особенности катализаторов на основе кобальта. В настоящее время широкое применение получили Сосодержащие катализаторы. Сокатализаторов рекомендуется применять синтезгаз с соотношением Н2СО . Активность кобальтовых катализаторов при увеличении доли оксида проходила через максимум при соотношении СоОСо , затем резко падала ввиду того, что собственно оксид кобальта в СФТ неактивен. При предобработке либо синтезгазом, либо воздухом при повышенных температурах С активность катализатора падала в несколько раз, очевидно, вследствие повышенного количества трудновосстановимых оксидов, а также, возможно, изза спекания активной поверхности. Из числа других особенностей Сокатализаторов следует отметить отсутствие падения скорости метанообразования с ростом конверсии СО, что наблюдается для Ре и объяснено ингибированием железного катализатора выделяющейся водой. Для кобальта этого не обнаружено. В отличие от железа, кобальт к карбидообразованию в ходе синтеза не склонен ,, поэтому влияние на его природу в отсутствие других добавок к катализатору оказывает только наличие или отсутствие его оксидов. Кобальт может быть введен в реактор в виде металла, кобальтов, карбонатов, сульфатов, ацетилацетонатов, кобальтовых солей жирных кислот или в виде водных растворов солей кобальта. Все эти соединения в ходе синтеза образуют карбонилы кобальта, из которых затем легко получают гидрокарбонил кобальта, являющийся собственно катализатором. Наиболее применяемые промышленные кобальтсодержащие катализаторы катализатор на кизельгуре, содержащий Со2Оз, около 1 0 и 0. Н 1,2, а также внедренный в промышленность катализатор кобальт на алюмосиликатах с добавками титана и хрома. Наиболее часто кобальтовые катализаторы применяются для синтеза при атмосферном давлении или давлении около 1,2 МПа. Кобальтовые катализаторы не очень чувствительны к промоторам, имеют меньшую прочность гранул, высокую склонность к истиранию гранул и низкий период работы до регенерации, но отличаются высокой производительностью. Роль носителей и промоторов в структуре катализаторов. Носители катализаторов. Роль носителя в многокомпонентной гетерогеннокаталитической системе неоднозначна. Большинство носителей одновременно осуществляют функции а и б и довольно большое количество могут осуществлять все три функции. Сказать, каким именно свойством носителя в данном конкретном случае обусловлена та или иная особенность катализатора, не всегда представляется возможным ,,, . Промоторы катализаторов. Сущность явления промотирования в гетерогенном катализе двойственна с одной стороны, промотирование может изменить структуру основного каталитического компонента дисперсность активного металла, форму микрокрисгаллитов и др.