|
Ключевые слова:
каталитическая система, регенерация, газ, водород, водный углеводород, конверсия, реакция
выхода, сжижение.
Keywords:
catalytic system, regeneration, gas, hydrogen, aqueous hydrocarbon, conversion, yield reaction, liquefaction.
________________________________________________________________________________________________
ВВЕДЕНИЕ
Целью работы - является создание катализатора с
высокой каталитической активностью для получения
высокомолекулярных углеводородов из синтез-газа
и изучение влияния различных факторов на процесс
регенерации катализатора и выход целевых про-
дуктов.
Резкий рост спроса на энергию ставит некоторые
задачи в развитии промышленности и транспорта с
целью улучшения жизни людей во всем мире [1].
Разработка альтернативных и экологически безопас-
ных способов производства жидкого топлива – слож-
ная и ответственная задача. Синтез Фишера-Тропша
(ФT) и аналогичные технологии, такие как преобра-
зование газа в жидкость (GTL), преобразование угля
в жидкость (CTL) и биомассу в жидкость (GTL),
являются альтернативными способами замены нефти.
Они могут внести положительный вклад в глобальную
энергетическую безопасность и энергоснабжение.
Хотя процесс ФT был открыт около века назад,
он является привлекательным и альтернативным
источником экологически чистого жидкого углеводо-
родного топлива без серы и ароматических соеди-
нений. Синтез Фишера-Тропша - это каталитическая
реакция, в которой синтез-газ (смесь CO и H
2
) пре-
вращается в жидкое углеводородное топливо [2, 3].
СинтезФТ привлек большое внимание во всем мире
как в промышленности, так и в науке, и катализатор
лежит в основе процесса.
Состав катализатора и рабочие параметры, такие
как температура, давление и т.д., играют важную
роль в синтезе ФT, активности катализатора и
распределении продукта.Таким образом, разработка
катализаторов ФТ с высокой активностью, селектив-
ностью и стабильностью очень важна. Среди металлов
рутений, никель, кобальт и железо являются наиболее
часто используемыми металлами для катализатора
ФТ. Кобальт является активным металлом для синтеза
углеводородов с высокой цепью из-за его высокой
активности и селективности к парафинам, низкой
активности водно-газообмена (WGS), низкой селек-
тивности по CO
2
и низкого образования кислорода
[4-6]. Многие исследователи изучали влияние раз-
личных оксидные носители
на активность / селек-
тивность катализаторов CO [7,8].Al
2
O
3
, SiO
2
и TiO
2
являются наиболее часто используемыми материа-
лами для катализаторов Co, а в катализаторе Co / Al
2
O
3
существует сильная корреляция между ограниченной
восстанавливающей способностью Co и Co. [9 - 11].
К катализаторам относятся промоторы, такие как Pd,
Pt, Re и Ru, которые помогают лучше восстанавливать
Co за счет сильного взаимодействия с другими ядрами,
кроме Al
2
O
3
[12,13].
Многие исследователи считают, что промотор Pd
улучшает адсорбционные центры Co-катализатора и
тем самым увеличивает скорость гидрирования при
синтезе ФT [14 - 16].
В общем, процесс ФT включает две основные
реакции и несколько побочных реакций. Синтез
длинноцепочечных парафинов и олефинов состоит
из двух основных реакций [17-21]:
𝑛𝐶𝑂
+(2
𝑛
+1)
𝐻
2
→
𝐶
𝑛
𝐻
2
𝑛
+(2+
𝑛
)
𝐻
2
𝑂
, ∆
𝐻
298
0
=
−165
𝑘𝐽
/
𝑚𝑜𝑙
(1)
𝑛𝐶𝑂
+2
𝑛𝐻
2
→
𝐶
𝑛
𝐻
2
𝑛
+
𝑛𝐻
2
𝑂
, ∆
𝐻
298
0
= -152
𝑘𝐽
/
𝑚𝑜𝑙
(2)
Катализаторы, такие как кобальт и никель,
используются, когда отношение H
2
: CO высокое или
сильно гидрированное, реакция (1) является доми-
нирующей. Наоборот, с другой стороны, когда
соотношение H
2
: CO низкое или используются
катализаторы гидрирования, такие как железо,
реакция (2) преобладает. В зависимости от условий
работы и природы катализаторов, помимо двух
основных реакций, реакции метанирования (3),
реакции образования кислородных соединений
углеводородов (4) и реакции образования СО
2
(5)
могут происходить:
𝐶𝑂
+3
𝐻
2
→
𝐶𝐻
4
+
𝐻
2
𝑂
(3)
𝑛𝐶𝑂
+2
𝑛𝐻
2
→
𝐶
𝑛
𝐻
2
𝑛
+(
𝑛
-1)
𝐻
2
𝑂
(4)
2
𝑛𝐶𝑂
+
𝑛𝐻
2
→
𝐶
𝑛
𝐻
2
𝑛
+
𝑛𝐶𝑂
2
(5)
Наиболее активными катализаторами в процессе
Фишера-Тропша являются железо, кобальт, никель и
рутений. Эти катализаторы обеспечивают максималь-
ную скорость химической и физической адсорбции
компонентов синтез-газа в условиях синтеза. В на-
стоящее время на всех действующих заводах синтеза
Фишер-Тропш используются только железные
катализаторы. В качестве промоторов используются
соединения ThO
2
и K
2
O. Эти промоторы особенно
эффективны в сочетании с железными катализа-
торами. Al
2
O
3
, SiO
2
, полистирол, цеолиты с высоким
№ 12 (93)
декабрь, 2021 г.
74
содержанием кремния [22-28] и другие обычно
используются в качестве носителей в синтезе Фишера-
Тропша, переработке не ФT и газа.
Do'stlaringiz bilan baham: |
