ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2014, № 6, с. 79-80
УДК 62.623
СИНТЕЗ УГЛЕВОДОРОДОВ ПО МЕТОДУ ФИШЕРА-ТРОПША В ПРОТОЧНОМ И ПРОТОЧНО-ЦИРКУЛЯЦИОННОМ РЕЖИМАХ1
(краткое сообщение) © 2014 г. А. П. Савостьянов*, Г. Б. Нарочный*, Р. Е. Яковенко*, А. Л. Лапидус**
* Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, Новочеркасск
E-mail: savost@hotmail.ru, narochgb@bk.ru, jakovenko@lenta.ru ** Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН, Москва E-mail: albert@ioc.ac.ru Поступила в редакцию 01.09.2014 г.
Исследован процесс синтеза углеводородов по методу Фишера—Тропша на кобальтовом катализаторе в проточном и проточно-циркуляционном режимах. Циркуляция синтез-газа обеспечивает квазиизотеормичность катализатора, способстствует увеличению селективности (на 32%) и производительности (в 1.9 раза) по углеводородам C5+.
DOI: 10.7868/S0023117714060103
Реализация высокопроизводительного синтеза Фишера—Тропша в промышленных условиях затруднена, так как процесс экзотермический. Интенсифицировать процесс теплообмена в трубчатом реакторе можно за счет увеличения линейной скорости газового потока до 5—10 м/с, при этом коэффициенты теплоотдачи возрастают в 10—15 раз [1, 2]. Обеспечить высокую линейную скорость потока возможно за счет циркуляции синтез-газа. В то же время влияние циркуляции синтез-газа на показатели процесса (селективность, производительность, состав продуктов) мало изучено.
Цель работы — сравнительное исследование процесса синтеза углеводородов в проточном и проточно-циркуляционном режимах.
Исследования выполнены в трубчатом реакторе проточно-циркуляционной установки на промышленном кобальт-силикагелевом катализаторе [3] фракционного состава 1—3 мм. Отвод реак-
ционного тепла осуществляли за счет фазового перехода воды в пар. Условия испытаний: давление — 2.0 МПа, ОСГ — 1000 ч-1 , кратность циркуляции — 2, длительность опыта в стационарных условиях — 48 ч. Анализ газообразных продуктов проводили на хроматографе марки Кристалл 5000 с детектором по теплопроводности и колонками, заполненными фазами Haysep R и NaX. Состав жидких и твердых продуктов определяли с помощью капиллярной газожидкостной хромато-масс-спектрометрии на хроматографе марки Agilent GC 7890 с масс-селективным детектором MSD 5975С и капиллярной колонкой HP-5MS.
Проведение процесса в проточно-циркуляционном режиме способствует снижению температуры синтеза, селективности по метану и росту степени превращения СО (К^О) и селективности по C5+. Закономерно возрастает и производительность процесса по C5+ — в 1.9 раза (таблица).
Технологические показатели процесса синтеза углеводородов
Технологический режим t, °С *CO, % Селективность, % Производительность, кг/м^ ' ч
CH4 C5+ С5+
Проточный 215 47.2 29.1 52.5 52.0
Проточно-циркуляционный 206 58.1 9.1 84.1 101.0
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-23-00078). Для исследований использовалось лабораторное оборудование Центра коллективного пользования "Нанотехнологии" ЮРГПУ (НПИ).
80
САВОСТЬЯНОВ и др.
Повышение технологических показателей процесса в проточно-циркуляционном режиме происходит, вероятно, за счет уменьшения влияния внешнего диффузионного торможения [4]. Кроме того, экспериментально подтверждено, что продольный градиент температуры по слою катализатора уменьшается до 3°С.
Таким образом, проточно-циркуляционный режим позволяет улучшить процесс теплообмена и значительно повысить селективность и производительность по углеводородам С5+.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Земляков Н.Д., Яковенко Р.Е. // Изв. Самарского научн. центра РАН. 2010. Т. 12. № 4(3). С. 686.
2. Геращенко И.О., Лапидус А.Л. // Технологии нефти и газа. 2011. № 5. С. 18.
3. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е. и др. // Катализ в промышленности. 2014. № 4. С. 27.
4. Савостьянов А.П., Бакун В.Г., Будцов В.С., Тарану-шич В.А. // ХТТ. 2001. № 3. С. 78.
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА № 6 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.