Процесс образования твердых парафинов в аппаратах синтеза Фишера-Тропша

• Автор: Зольникова, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Технология Фишера Тропша

1.1.Описание технологии синтеза ФишераТропша.

1.2.Реакторы синтеза Фишера Тропша.

1.3. Параметры распределения продуктов синтеза Фишера Тропша

1.4. Безопасность и эффективность работы реактора Фишера Тропша.

Глава 2. Уравнения состояния

2.1 Подбор уравнения состояния.

2.2 Описание уравнения состояния ЛиКеслсра

2.3 Правила смешения для уравнения состояния ЛиКеслсра

2.4 Выводы по главе
Глава 3. Расчет термодинамического равновесия.
3.1 Введение.
3.2 Постановка задачи
3.3 Расчет начального приближения
3.4 Расчет минимума потенциала Гиббса путем решения системы ОДУ
3.5 Термодинамические свойства продуктов синтеза.
3.6 Выводы по главе
Глава 4. Расчет коэффициента динамической вязкости
4.1. Введение.
4.2 Описание модели
4.3.Результаты расчетов
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Модель образования твердых парафиновых отложений
5.1. Введение.
5.2. Описание модели.
5.3. Параметры на линии плавления
5.4. Модельная задача
5.5. Сопоставление с экспериментальными данными
5.6. Расчет доли твердой фазы в продуктах синтеза
5.7. Выводы по главе.
Выводы но диссертации
Приложение.
Список литературы


Кроме того, немаловажное значение имеют все время ужесточающиеся экологические требования как к качеству моторных топлив, так и к культуре нефте- и газодобычи. А процесс ХТЬ позволяет не только производить высококачественные топлива, но и грамотно использовать природный и попутный нефтяной газы. Содержание попутного газа в российских нефтяных месторождениях достигает - 0 м3/Т. Сжигание жирного нефтяного газа приводит к потери органического сырья, а также существенно ухудшает экологическую обстановку в местах нефтедобычи. Второе направление использование синтеза тяжелых углеводородов связано с использованием синтез-газа (смеси СО и Н2), получавшегося при термической переработке органических бытовых отходов. Синтез тяжелых углеводородов реализуется по методу Фишера — Тропша в каталитических реакторах. Из условий стабильности надежности работы реактора в России, была выбрана конструкция, основанная на прохождении синтез-газа через неподвижный слой катализатора. Несмотря на долгую историю процесса синтеза Фишера - Тропша, многие принципиальные вопросы, связанные с технологией получения заданного состава продуктов синтеза остаются невыясненными. В литературе отсутствуют методы термодинамического расчета свойств жидких и газообразных продуктов синтеза, включающих в себя тяжелые углеводородные соединения с числом атомов углерода свыше . В литературе не разработаны модели позволяющие рассчитывать многофазное многокомпонентное равновесие для продуктов синтеза, нет в частности подходов, предсказывающих долю образующихся твердых парафинов из жидкого раствора. Безопасность работы реактора синтеза определяется составом жидких, твердых и газообразных продуктов в зоне синтеза. В связи с этим разработка термодинамических моделей для расчета свойств отдельных углеводородов, смесей углеводородов и фазового состава представляется современной, актуальной задачей. Основной целью работы является создание термодинамических моделей, предназначенных для расчета теплофизических свойств как отдельных продуктов синтеза, включая и тяжелые углеводороды с числом атомов выше , так и тепло физические свойства смеси в газообразном, твердом и жидком состоянии, а также состав продуктов синтеза в твердой, жидкой и паровой фазах. ГЛАВА 1. В -х гг. Ф. Фишер и Г. Тропш впервые установили, что из смеси СО и Н2 в присутствии железных и кобальтовых катализаторов образуется смесь углеводородов от газообразных (начиная с метана) до твердых. Синтез жидких углеводородов по методу Фишера-Тропша является перспективным способом утилизации нефтяного газа, продуктов газификации угля, переработки биомассы [1]. При синтезе в реакторах Фишсра-Тропша из смеси оксида углерода и водорода получаются высокомолекулярные углеводороды, основную часть которых составляют парафины (рис. Число атомов углерода в молекулах синтезируемых парафинов может достигать -. Смесь СО и Н2 (синтез - газ) поступает в реактор сверху, в результате протекания химической реакции на частицах катализатора образуются газообразные и жидкие продукты. Рис. Синтез углеводородов из СО и Нг является сложным каталитическим процессом, включающим большое число последовательных и параллельных превращений. Он осуществляется при нормальном и повышенном давлениях в присутствии катализаторов на основе переходных металлов VIII группы (в основном Ре, Со, Яи). На кобальтовых системах при давлении 1 - атм и температуре 0-0°С можно селективно синтезировать линейные алканы. Рутениевые катализаторы активны при высоких давлениях (0- агм) и температуре 0-0°С. Основным продуктом синтеза на них является полиметилен с молекулярной массой до [2]. При полном превращении синтез-газа- максимальный выход жидких углеводородов составляет 8,5 г из 1 м3 смеси СО+2Н2, приведенного к нормальным условиям. Возможно также протекание вторичных процессов: образование низших алкснов и алкаиолов, гидрирование алкенов, дегидрирование алканолов, частичный гидрокрекинг образующихся алканов, перераспределение водорода и др. Термодинамически возможно образование из СО и Н2 углеводородов любой молекулярной массы, вида и строения кроме ацетилена.