چکیده:
دراین تحقیق، بررسی روشهای مختلف ساخت
کاتالیست و همچنین بررسی افزودن ارتقاء دهنده های اکسید زیر کونیوم و اکسید
سریم با روش پیش تلقیح بر عملکرد و کارآیی کاتالیست صورت گرفته است.
تاثیر عوامل فوق در میزان تبدیل CO ، گزینش پذیری محصولات تولیدی و مطالعات
انتقال جرم بر روی کاتالیستهای گرانول بررسی شده است. نتایج نشان می دهد
که افزودن اکسید زیر کونیوم قابلیت احیاء شدن را افزایش می دهد و تا حدودی
گزینش پذیری متان و فعالیت کاتالیست را افزایش می دهد، همچنین افزودن
اکسید سدیم گزینش پذیری محصولات را افزیش داده و میزان تبدیل CO نیز
افزایش می یابد. همچنین بهترین قطر کاتالیست و بهترین ربی خوراک برای
نادیده گرفتن محدودیتهای نفوذی مورد مطالعه قرار گرفته است.
پیشگفتار:
با توجه به منابع عظیم زغالسنگ و گاز طبیعی و کاهش منابع نفت خام و همچنین
افزایش ارزش نفت خام و پر مصرف بودن سوختهای مایع، نقش و اهمیت سنتز فیشر-
تروپش روزبه روز بیشتر می شود. سنتز فیشر- تروپش که اصلی ترین مرحلة
فرآیند می باشد، عبارت از تولید هیدروکربنهای خطی از گاز سنتز، که گاز
سنتز مخلوطی از CO و است، می باشد. منابع گاز سنتز، گاز طبیعی، زغالسنگ و
توده های زیستی هستند. سنتز هیدروکربنها در این فرآیند در حضور
کاتالیستهای آهن و کبالت انجام می پذیرد که کاتالیست کبالت از فعالترین
کاتالیستهای مورد استفاده قرار گرفته می باشد. در این تحقیق به بررسی
روشهای ساخت کاتالیست کبالت بر پایة گاما آلومینا و تعیین میزان تبدیل CO و
گزینش پذیری محصولات تولیدی پرداخته ایم و از دو ارتقاء دهندة اکسید زیر
کونیوم و اکسید سریم استفاده کرده ایم.
فصل اول:
فرآیند GTL و فرآیند فیشر- تروپش، مکانیزم و کاتالستیهای FTS
مقدمه
با توجه به منابع عظیم گاز طبیعی در جهان و افزایش بی رویه قیمت نفت خام و
سوختهای مایع و گران بودن هزینة انتقال سوختهای مایع و گاز به بازارهای
مصرف که گاهاً مسافتهای طولانی را شامل می شود، تبدیل گاز طبیعی به گاز
سنتز و تیدیل گاز سنتز به هیدروکربنهای خطی به وسیلة سنتز فیشر- تروپش، یک
فرآیند امید بخش و از نظر اقتصادی موجه می باشد، که علاوه بر تولید سوختها،
مختلف، مواد شیمیایی خاصی را نیز تولید می کند که در صنعت نیازمند این
مواد هستیم.
فرآیند فیشر- تروپش(FTS)
تولید هیدروکربنهای مایع از
گاز سنتز یک فرآیند امید بخش و اقتصادی برای تولید مواد شیمیایی و سوختها
از توده های زیستی ، زغالسنگ و گاز طبیعی به شمار می رود. با توجه به منابع
وسیع زغالسنگ و گاز طبیعی و کاهش منابع نفت خام و موثر و مفید بودن
سوختهای مایع، نقش و اهمیت سنتز فیشر- تروپش افزایش یافته است. این سنتز یک
نقش کلیدی در فرآیندهای گاز به مایع (GTL) ایفاء می کند، که GTL فرآیند
روبه رشدی می باشد. سنتز فیشر- تروپش می تواند با خوراک گاز سنتز حاصل از
گازی کردن زغالسنگ، گاز طبیعی و توده زیستی انجام پذیرد. در فرآیند GTL
چهار مرحله مد نظر می باشد:۱) تولید گاز سنتز
۲)خالص سازی گاز سنتز
۳)سنتز فیشر- تروپش ۴)جداسازی محصولات ]شکل ۶٫۳۰[ . زغالسنگ با اکسیژن و
بخار، گازی می شود و گاز سنتز تولیدی، برای خالص سازی از نیتروژن و سولفور
عاری می شود، زیرا این دو عنصر می توانند باعث غیر فعال شدن کاتالیستهای
FTS بشوند. گاز سنتز خالص شده به راکتور بستر ثابت، یا بستر سیال و یا
راکتور دو غابی منتقل می شود. این راکتور شامل کاتالیستهای آهنی و یا
کاتالیستهای کبالت می باشد. (هر چقدر گاز سنتز خالص تر باشد و یا نسبت
باشد از کاتالیستهای کبالت استفاده می شود.) سپس گاز سنتز به هیدروکربنهایی
نظیر متان و هیدروکربنهای سبک و واکس و محصولات مایع تبدیل می شود.