Диссертация (1091222)
Текст из файла
2СодержаниеВведение ......................................................................................................................................... 31. Литературный обзор ................................................................................................................. 61.1. Общие сведения.................................................................................................................. 61.2. Термодинамические особенности процесса ....................................................................
71.3. Возможные механизмы реакций синтеза Фишера–Тропша .......................................... 81.4. Вторичные превращения в синтезе Фишера–Тропша .................................................. 141.5. Молекулярно-массовое распределение продуктов ....................................................... 151.6. Типы реакторов, используемых в синтезе Фишера–Тропша .......................................
181.6.1. Реакторы со стационарным слоем катализатора .................................................... 181.6.2. Реакторы с суспендированным слоем катализатора (трехфазные реакторы) ..... 251.6.3. Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора .............................................. 271.7.
Катализаторы синтеза Фишера–Тропша ........................................................................ 281.7.1. Кобальтовые катализаторы синтеза Фишера–Тропша .......................................... 311.7.2. Бифункциональные катализаторы ........................................................................... 331.7.3.
Катализаторы на основе скелетного кобальта........................................................ 351.7.4. Носители для катализаторов синтеза Фишера–Тропша ........................................ 361.7.5. Катализаторы на основе γ-Al2O3 .............................................................................. 391.7.6. Катализаторы на основе карбида кремния .............................................................
411.8. Приготовление катализатора .......................................................................................... 422. Экспериментальная часть ....................................................................................................... 443. Результаты и обсуждения ....................................................................................................... 613.1 Изучение носителей и катализаторов физико-химическими методами .....................
613.1.1. Изучение пористой структуры и теплопроводности носителей и катализаторов............................................................................................................................................... 613.1.2. Исследование фазового состава катализаторов ..................................................... 773.1.2.1. Рентгенофазовый анализ катализаторов .....................................................
773.1.2.2. Исследование поверхностных структур катализатора методомтермопрограммированного восстановления ............................................................ 833.2. Испытания катализаторов в синтезе Фишера–Тропша ............................................... 943.2.1. Влияние температуры синтеза ................................................................................. 943.2.1.1. Нанесённые катализаторы ............................................................................ 943.3.1.2. Катализаторы со скелетным кобальтом .................................................... 1013.3.2.
Влияние объёмной скорости .................................................................................. 1093.2.2.1. Нанесённые катализаторы .......................................................................... 1093.3.2.2. Катализаторы со скелетным кобальтом .................................................... 1183.2.3. Выбор катализатора для масштабирования технологии .....................................
1273.3. Экспериментальное исследование и математическое моделированиекожухотрубного реактора со стационарным слоем гранулированного кобальтовогокатализатора .......................................................................................................................... 1323.3.1. Описание математической модели кожухотрубного реактора ........................... 1323.3.2. Сопоставление результатов расчётов с экспериментальными данными ........... 1353.3.3. Исследование тепловой устойчивости работы реактора.....................................
1424.Заключение ............................................................................................................................. 1455.Выводы .................................................................................................................................... 148Список условных обозначений ............................................................................................... 149Список литературы .................................................................................................................. 150Приложение ............................................................................................................................... 1653ВведениеАктуальность темы исследованияВ современном мире основным источником моторных топлив и сырья для органическогосинтеза является нефть.
Истощение разведанных месторождений, ужесточение условий добычи,нестабильность цен на нефть усиливают интерес к технологиям переработки ненефтяногоуглеродсодержащего сырья (уголь, природный газ, биомасса). Совокупность технологийпереработки такого сырья в жидкие углеводороды носит название XTL («x-to-liquid» или «нечто-вжидкость»). В частности, технология переработки природного газа носит название GTL («gas-toliquid» или «газ-в-жидкость»). Принципиально XTL технология состоит из трёх основных стадий: напервой углеродсодержащее сырьё перерабатывается в синтез-газ, который на второй ступеникаталитически конвертируется в органические вещества.
Третьей стадией является конечнаяпереработка продуктов конверсии до получения товарной продукции. Принципиальная возможностьиспользования практически любого углеродсодержащего сырья для получения синтез-газаоткрывает потенциально широкие возможности применения технологии GTL. Утилизация тяжёлыхпродуктов нефтепереработки и газов, отправляемых на факел с нефтеперабатывающих заводов,попутного газа, разработка низконапорных газовых месторождений позволит увеличить выходжидких углеводородов, а также решить ряд экологических проблем, в частности, прекращениевыбросов углекислого газа при горении факелов.Одним из вариантов технологии второй ступени является синтез Фишера–Тропша.
Этогетерогенный каталитический процесс превращения синтез-газа в органические вещества, которыезатем могут быть переработаны как в топливо, так и в сырьё для органического синтеза. Продуктомсинтеза Фишера–Тропша является широкая фракция углеводородов, преимущественно линейногостроения, близкая по составу к углеводородам нефти. В основном это алканы и α-олефины,содержание ароматических веществ минимально.
Важным преимуществом процесса являетсяпрактическое отсутствие серы в получаемых продуктах, содержащих углеводороды бензиновойфракции, экологически чистое дизельное топливо, парафины и низшие олефины. Состав и выходцелевых продуктов зависит от свойств катализатора, типа реактора и условия проведения синтеза.Например, в зависимости от катализатора и параметров процесса возможно селективноеполучение, как парафинов, требующих дальнейшего крекинга, так жидких углеводородов(«синтетической нефти»), готовых к упрощенной переработке и транспортировке.Однако промышленное воплощение процесса сталкивается с серьёзными трудностями. Ужепри первых реализациях синтеза Фишера–Тропша стало понятно, что обеспечение тепловойустойчивости работы катализаторного слоя в реакторе является ключевым технологическиммоментом данного процесса.
Высокий экзотермический эффект реакции гидрированиямонооксида углерода в сочетании с чувствительностью селективности к температуре ведения4процесса требуют жесткого контроля температуры в катализаторном слое и эффективного отводатепла. В попытке выполнить данные требования были разработаны реакторы различныхконструкций и исследовано множество каталитических систем, однако, до сих пор процесс напромышленном уровне осуществляется в основном по внеэкономическим мотивам и не можетконкурировать с нефтеперерабатывающей промышленностью.На данный момент существуют как минимум две основные проблемы реализации синтезаФишера–Тропша на промышленном уровне.
Первая проблема заключается в том, что до настоящеговремени нет чётко сформулированных критериев, по которым однозначно можно выбрать прототиппромышленного катализатора. Это приводит к необходимости проведения комплексныхисследований отдельно для каждого катализатора, серьёзно усложняет технологию, выбор ипроектирование аппаратуры.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
