:بررسی روش ساخت و تعیین میزان تبدیل و گزینش پذیری کاتالیست کبالت بر پایه گاما الومینا ...

گرفتند در مدت ۲۰-۵ ساعت، شرایطی که تقریباً هنوز هم بکار می رود. Fischerو Pichlen دریافتند که تولید محصولات در فشار ۵-۲۰bor، پایداری کاتالیست را بهبود می بخشد. محصولات فشارهای متوسط اکثراً آلگانها و آدکنها و محصولات با نقاظ جوش متفاوت مانند متان، گازولین، دیزل و واکسها می باشد. دوره سوم: بعد از جنگ دوم، بدلیل کمبود نفت در آمریکا، انگلستان و آلمان، نگرش به سنتز FT گسترش یافت. بسیاری از تحقیقات بر روی کاتالیستهای ارزان آهن در‌آلمان صورت گرفت.
دوره چهارم: اندازه گیری فعالیت ویژه هیدروژن دار کردن CO با کاتالیستهای کبالت، آهن و روتنیوم توسط جذب شیمیایی ، در این دوران صورت پذیرفت. مطالعات و تحقیقات در شرکتهای shellوstatoil نشان داد که کاتالیست  دارای فعالیت و سطح ویژه عالی است.
دوره پنجم: تولید صنعت GTL امروزی از سال ۱۹۹۳ شروع شد. شرکت shell با کاتالیست کبالت و یک راکتور بستر ثابت و شرکت sasol با کاتالیست آهن و راکتور بستر سیال در این زمینه فعالیت دارند.
(۱-۴)تولید گاز سنتز:
با توجه به بالا بودن درصد بالای اختصاص سرمایه کل فرایند FT که به خالص سازی و سرد کردن گاز سنتز مربوط است، کاهش هزینه تولید گاز سنتز سودمندترین روش است. گاز سنتز می تواند با روش رفورینگ بخار و یا اکسیداسیون کاتالیستی جزئی سوختهایی نظیر زغال سنگ، گاز طبیعی، باقیمانده های پالایش [۲] و توده زیستی تولید شود. واکنشهای اصلی تولید گاز سنتز عبارتند از:
تبدیل گازطبیعی به گازسنتزبابخار
تبدیل گاز طبیعی به گازسنتز با
اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی
واکنش جابجایی آب- گاز
روش های مختلف تولید گاز سنتز بر حسب نسبت بین  و CO بکار گرفته می شوند. گاز سنتز تولیدی ناشی از زغال سنگ و باقیمانده های پالایش دارای CO بیشتری نسبت به گاز سنتز حاصله از گاز طبیعی می باشد. گاز سنتز با نسبت  برای فرایند فیشر- تروپش مناسب نیست، پس واکنش جابجایی آب گاز در رساندن نسبت  به مرز ۲ بسیار با اهمیت می باشد. شکل ۳-۱ محدودیتهای نسبت  مورد استفاده در کاتالیست آهن و کاتالیست کبالت را نشان می دهد. با پائین آوردن نسبتهای ؟ در خوراک اولیه، می توان هزینه گاز سنتز را کاهش داد. Basini و Piovesan مطالعاتی را بر روی نسبت بهینه  انجام دادند که بر اساس نتایج آن، در نسبت به  بهترین شرایط عملیاتی

 و شرایط اقتصادی میسر می شود.

(۱-۵)شیمی و ترمودینامیک سنتز فیشر- تروپش:
شیمی فرایند FT به وسیله واکنشهای زیر بیان می گردد.
واکنش ۱ متان سازی است، واکنش ۲ تولید هیدروکربنهای سنگینتر از متان است. واکنش ۳ واکنش جابجایی آب گاز (WGS) است و واکنش ۴ واکنشی در اثر جانشینی کربن است. کاتالیستهای Ni برای تولید متان بسیار گزینش پذیرند. کاتالیستهای CO،Fe، Ru برای تولید هیدروکربنهای سنگینتر گزینش پذیری خوبی نشان می دهند. گزینش پذیری محصولات سنگین به شرایط واکنش و اجزاء کاتالیست بستگی دارد، برای مثال تولید محصولات سنگینتر با افزایش تولید متان کاهش می یابد که این در نتیجه افزایش نسبت  و افزایش دمای واکنش و کاهش فشار می باشدو از بین چهار فلز CO، Fe، Ru و Ni، تنها شکل Fe واکنش جابجایی آب گاز را کاتالیز می کند. از نظر ترمودینامیکی، تشکیل متان و هیدروکربنهای سنگینتر از نظر انرژی مطلوب است. واکنش ۱ و ۲ دارای آنتالپی تشکیل منفی هستند. مقادیر  در دمای  برای تشکیل اتان و پروپان به ترتیب  و  می باشد، در حالیکه در ،  برای تشکیل متان، اتان و پروپان به ترتیب،۲۰۹-، ۱۷۶- و  می باشد. محاسبات ترمودینامیکی نشان می دهد که تشکیل متان آسانتر از تشکیل هیدروکربنهای سنگینتر است. بنابراین کاتالیستهای سنتز FT باید برای گزینش پذیری محصولات سنگینتر از متان طراحی شوند. ( CO،Feو Ru)

مطلب دیگر :

آرشیو مطالب وبلاگ - دانلود فایل : پایان نامه های کارشناسی ارشد

 کاتالیست Fe قابلیت کاتالیز کردن واکنش جابجایی آب گاز را داراست و در نسبتهای پائین  می تواند فعال باشد. سنتز FT یک فرایند پلیمر یزاسیون است که موفومر آن گروه های CH یا  می باشد که یا افزودن مرحله به مرحله، زنجیر هیدروکربنی بلندتر می شود. گزینش پذیری هیدروکربنهای تولیدی برابر است با نسبت سرعت تکثیر زنجیر به سرعت خاتمه زنجیر. توزیع محصولات هیدروکربنی در FTS بوسیله مدل سینتیکی زنجیر پلیمری بنام مدل Flory(ASF) و schulz و Anderson تعیین می گردد. مدل ASF به صوت ریاضی به شرح زیر است:

و
n= تعداد اتنهای کربن در محصول تولیدی
= وزن محصول n کربنی
= کسر مولی محصول n کربنی
= احتمال تکثیر زنجیر « مستقل از n»
= سرعت تکثیر زنجیر                        = سرعت خاتمه زنجیر  است،
مقدار با رسم n بر حسب  بدست می آید. مقدار  با کاهش نسبت  افزایش می یابد و با کاهش دمای واکنش افزایش می یابد و با افزایش فشار افزایش می یابد. مقادیر  برای کاتالیستهای CO و Ru بیشتر از کاتالیستهای Fe می باشد. افزودن پروموتور باعث افزایش مقادیر  می شود. عوامل انحراف از مدل ASF، واکنشهای ثانویه و جذب دوباره اولفینها می باشد.