انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

انجام پایان نامه|بررسي روش ساخت و تعيين ميزان تبديل و گزينش پذيري کاتاليست کبالت بر پاية گاما الومينا در فرآيند فيشر- تروپش


موضوع پايان نامه:
بررسي روش ساخت و تعيين ميزان تبديل و گزينش پذيري کاتاليست
کبالت بر پاية گاما الومينا در فرآيند فيشر- تروپش
چکيده:
دراين تحقيق، بررسي روشهاي مختلف ساخت کاتاليست و همچنين بررسي افزودن ارتقاء دهنده هاي اکسيد زير کونيوم و اکسيد سريم با روش پيش تلقيح بر عملکرد و کارآيي کاتاليست  صورت گرفته است. تاثير عوامل فوق در ميزان تبديل CO ، گزينش پذيري محصولات توليدي و مطالعات انتقال جرم بر روي کاتاليستهاي گرانول   بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد که افزودن اکسيد زير کونيوم قابليت احياء شدن را افزايش مي دهد و تا حدودي گزينش پذيري متان و فعاليت کاتاليست را افزايش مي دهد، همچنين افزودن اکسيد سديم گزينش پذيري محصولات   را افزيش داده و ميزان تبديل CO نيز افزايش مي يابد. همچنين بهترين قطر کاتاليست و بهترين ربي خوراک براي ناديده گرفتن محدوديتهاي نفوذي مورد مطالعه قرار گرفته است.
 
پيشگفتار:
با توجه به منابع عظيم زغالسنگ و گاز طبيعي و کاهش منابع نفت خام و همچنين افزايش ارزش نفت خام و پر مصرف بودن سوختهاي مايع، نقش و اهميت سنتز فيشر- تروپش روزبه روز بيشتر مي شود. سنتز فيشر- تروپش که اصلي ترين مرحلة فرآيند   مي باشد، عبارت از توليد هيدروکربنهاي خطي از گاز سنتز، که گاز سنتز مخلوطي از CO و   است، مي باشد. منابع گاز سنتز، گاز طبيعي، زغالسنگ و توده هاي زيستي هستند. سنتز هيدروکربنها در اين فرآيند در حضور کاتاليستهاي آهن و کبالت انجام مي پذيرد که کاتاليست کبالت از فعالترين کاتاليستهاي مورد استفاده قرار گرفته مي باشد. در اين تحقيق به بررسي روشهاي ساخت کاتاليست کبالت بر پاية گاما آلومينا و تعيين ميزان تبديل CO و گزينش پذيري محصولات توليدي پرداخته ايم و از دو ارتقاء دهندة اکسيد زير کونيوم و اکسيد سريم استفاده کرده ايم.
 
فصل اول:
فرآيند GTL و فرآيند فيشر- تروپش، مکانيزم و کاتالستيهاي FTS
مقدمه
با توجه به منابع عظيم گاز طبيعي در جهان و افزايش بي رويه قيمت نفت خام و سوختهاي مايع و گران بودن هزينة انتقال سوختهاي مايع و گاز به بازارهاي مصرف که گاهاً مسافتهاي طولاني را شامل مي شود، تبديل گاز طبيعي به گاز سنتز و تيديل گاز سنتز به هيدروکربنهاي خطي به وسيلة سنتز فيشر- تروپش، يک فرآيند اميد بخش و از نظر اقتصادي موجه مي باشد، که علاوه بر توليد سوختها، مختلف، مواد شيميايي خاصي را نيز توليد مي کند که در صنعت نيازمند اين مواد هستيم.
فرآيند فيشر- تروپش(FTS)
توليد هيدروکربنهاي مايع از گاز سنتز  يک فرآيند اميد بخش و اقتصادي براي توليد مواد شيميايي و سوختها از توده هاي زيستي ، زغالسنگ و گاز طبيعي به شمار مي رود. با توجه به منابع وسيع زغالسنگ و گاز طبيعي و کاهش منابع نفت خام و موثر و مفيد بودن سوختهاي مايع، نقش و اهميت سنتز فيشر- تروپش افزايش يافته است. اين سنتز يک نقش کليدي در فرآيندهاي گاز به مايع (GTL) ايفاء مي کند، که GTL فرآيند روبه رشدي مي باشد. سنتز فيشر- تروپش مي تواند با خوراک گاز سنتز حاصل از گازي کردن زغالسنگ، گاز طبيعي و توده زيستي انجام پذيرد. در فرآيند GTL چهار مرحله مد نظر مي باشد:1) توليد گاز سنتز
2)خالص سازي گاز سنتز     3)سنتز فيشر- تروپش  4)جداسازي محصولات ]شکل 6.30[ . زغالسنگ با اکسيژن و بخار، گازي مي شود و گاز سنتز توليدي، براي خالص سازي از نيتروژن و سولفور عاري مي شود، زيرا اين دو عنصر مي توانند باعث غير فعال شدن کاتاليستهاي FTS بشوند. گاز سنتز خالص شده به راکتور بستر ثابت، يا بستر سيال و يا راکتور دو غابي منتقل مي شود. اين راکتور شامل کاتاليستهاي آهني و يا کاتاليستهاي کبالت مي باشد. (هر چقدر گاز سنتز خالص تر باشد و يا نسبت   باشد از کاتاليستهاي کبالت استفاده مي شود.) سپس گاز سنتز به هيدروکربنهايي نظير متان و هيدروکربنهاي سبک و واکس و محصولات مايع تبديل مي شود.
آزمايشات انجام گرفته بر روي محصولات فيشر- تروپش نشان داده که محصولات شامل مخلوطي چند جزئي از هيدروکربنهاي خطي و شاخه دار و محصولات اکسيژن دار هيدروکربني مي باشند. محصول اصلي پارافين هاي خطي و   اولفينها مي باشند (1-3)گسترش فرآيند سنتز فيشر- تروپش به پنج مرحلة زماني تقسيم مي شود.1)کشف کاتاليستهاي آهن و کبالت (1928-1902)
2)گسترش صنعتي کاتاليستهاي کبالت فيشر 01945-1928)
3)عصر آهن وساسول (1974-1946)
4)گسترش دربارة سنتز فيشر- تروپش و کبالت (1990-1975)
5)شروع و گسترش صنعت GTL ( حال حاضر -1990)
دورة اول: سنتز فيشر- تروپش در اوايل سال 1900 با کشف sabatier و senderens پديد آمد که اين دو فهميدند با هيدروژن دار کردن co با کاتاليستهاي آهن، کبالت و نيکل مي توانند متان توليد کنند. در سال 1913، BASF ادعا کرد که مي تواند هيدروکربنهاي مايع را با کاتاليست کبالت توليد کند، هر چند در شرايط غير واقعي. ده سال بعد،در سال 1923،Fischer و Tropsch گزارش دادند که هيدروکربنهاي اکسيژن دار شده ( مانند الکها، کتونها و اسيدهاي چرب ) ر ا با کاتاليست آهن قليايي شده در   و در فشار 10-15atm توليد کرده اند در سال 1925،Fischet وTropsh گزارش دادند که هيدروکربنهاي مايع و پارافينهاي جامد را با کاتاليستهاي آهن و کبالت در شرايط   و فشار يک اتمسفر توليد کرده اند. بنابراين سال 1925 سرآغاز سنتز فيشر- تروپش است. تحقيق Fischer وTropch در سال 1926 شامل اطلاعات زيادي در مورد سنتز FT بوده، از جمله:
1)    کبالت، آهن و نيکل؛ تاثير موثري بر روي سنتز هيدروکربنها دارند.
2)    کبالت براي توليد هيدروکربنهاي   خيلي موثر بوده و نيکل براي توليد متان
3)    پايه هايي نظير   با پروموتور zno، ميزان تبديل co را بهبود مي بخشند.
4)    اضافه کردن مقادير کم مواد قليايي، گزينش پذيري هيدروکربنهاي مايع را بهبود مي بخشد.
5)    Cu، احياي آهن را در دماي پائينتر بهبود مي بخشد.
6)    گاز سنتز بايد عاري از گوگرد باشد.
دوره دوم: بسياري از کاتاليستها، راکتور و گسترش فرآيند FT در آلمان در خلال سالهاي دهة 1930-1940 بل استفاده از منابع عظيم زغالسنگ صورت گرفت. در سالهاي 1934-1928، Fischer و koch لات اليست رسوبي   را ساختند که براي 12 سال، استاندارد صنعتي بود و در 40 سال بعد بهبود يافت. آنها همچنين دماي   را بعنوان دماي بهينة احياء در نظر گرفتند در مدت 20-5 ساعت، شرايطي که تقريباً هنوز هم بکار مي رود. Fischerو Pichlen دريافتند که توليد محصولات در فشار 5-20bor، پايداري کاتاليست را بهبود مي بخشد. محصولات فشارهاي متوسط اکثراً آلگانها و آدکنها و محصولات با نقاظ جوش متفاوت مانند متان، گازولين، ديزل و واکسها مي باشد. دورة سوم: بعد از جنگ دوم، بدليل کمبود نفت در آمريکا، انگلستان و آلمان، نگرش به سنتز FT گسترش يافت. بسياري از تحقيقات بر روي کاتاليستهاي ارزان آهن در‌آلمان صورت گرفت.
دورة چهارم: اندازه گيري فعاليت ويژه هيدروژن دار کردن CO با کاتاليستهاي کبالت، آهن و روتنيوم توسط جذب شيميايي  ، در اين دوران صورت پذيرفت. مطالعات و تحقيقات در شرکتهاي shellوstatoil نشان داد که کاتاليست   داراي فعاليت و سطح ويژه عالي است.
دورة پنجم: توليد صنعت GTL امروزي از سال 1993 شروع شد. شرکت shell با کاتاليست کبالت و يک راکتور بستر ثابت و شرکت sasol با کاتاليست آهن و راکتور بستر سيال در اين زمينه فعاليت دارند.
(1-4)توليد گاز سنتز:
با توجه به بالا بودن درصد بالاي اختصاص سرمايه کل فرآيند FT که به خالص سازي و سرد کردن گاز سنتز مربوط است، کاهش هزينة توليد گاز سنتز سودمندترين روش است. گاز سنتز مي تواند با روش رفورينگ بخار و يا اکسيداسيون کاتاليستي جزئي سوختهايي نظير زغال سنگ، گاز طبيعي، باقيمانده هاي پالايش   و توده زيستي توليد شود. واکنشهاي اصلي توليد گاز سنتز عبارتند از:
تبديل گازطبيعي به گازسنتزبابخار                  
تبديل گاز طبيعي به گازسنتز با                 
اکسيداسيون جزئي گاز طبيعي                      
واکنش جابجايي آب- گاز                              
روشهاي مختلف توليد گاز سنتز بر حسب نسبت بين   و CO بکار گرفته مي شوند. گاز سنتز توليدي ناشي از زغال سنگ و باقيمانده هاي پالايش داراي CO بيشتري نسبت به گاز سنتز حاصله از گاز طبيعي مي باشد. گاز سنتز با نسبت   براي فرآيند فيشر- تروپش مناسب نيست، پس واکنش جابجايي آب گاز در رساندن نسبت   به مرز 2 بسيار با اهميت مي باشد. شکل 3-1 محدوديتهاي نسبت   مورد استفاده در کاتاليست آهن و کاتاليست کبالت را نشان مي دهد. با پائين آوردن نسبتهاي ؟ در خوراک اوليه، مي توان هزينة گاز سنتز را کاهش داد. Basini و Piovesan مطالعاتي را بر روي نسبت بهينة   انجام دادند که بر اساس نتايج آن، در نسبت به   بهترين شرايط عملياتي و شرايط اقتصادي ميسر مي شود.
(1-5)شيمي و ترموديناميک سنتز فيشر- تروپش:
شيمي فرآيند FT به وسيلة واکنشهاي زير بيان مي گردد.
                                 
 
                                 
                                 
واکنش 1 متان سازي است، واکنش 2 توليد هيدروکربنهاي سنگينتر از متان است. واکنش 3 واکنش جابجايي آب گاز (WGS) است و واکنش 4 واکنشي در اثر جانشيني کربن است. کاتاليستهاي Ni براي توليد متان بسيار گزينش پذيرند. کاتاليستهاي CO،Fe، Ru براي توليد هيدروکربنهاي سنگينتر گزينش پذيري خوبي نشان مي دهند. گزينش پذيري محصولات سنگين به شرايط واکنش و اجزاء کاتاليست بستگي دارد، براي مثال توليد محصولات سنگينتر با افزايش توليد متان کاهش مي يابد که اين در نتيجة افزايش نسبت   و افزايش دماي واکنش و کاهش فشار مي باشدو از بين چهار فلز CO، Fe، Ru و Ni، تنها شکل Fe واکنش جابجايي آب گاز را کاتاليز مي کند. از نظر ترموديناميکي، تشکيل متان و هيدروکربنهاي سنگينتر از نظر انرژي مطلوب است. واکنش 1 و 2 داراي آنتالپي تشکيل منفي هستند. مقادير   در دماي   براي تشکيل اتان و پروپان به ترتيب   و   مي باشد، در حاليکه در  ،   براي تشکيل متان، اتان و پروپان به ترتيب،209-، 176- و   مي باشد. محاسبات ترموديناميکي نشان مي دهد که تشکيل متان آسانتر از تشکيل هيدروکربنهاي سنگينتر است. بنابراين کاتاليستهاي سنتز FT بايد براي گزينش پذيري محصولات سنگينتر از متان طراحي شوند. ( CO،Feو Ru) کاتاليست Fe قابليت کاتاليز کردن واکنش جابجايي آب گاز را داراست و در نسبتهاي پائين   مي تواند فعال باشد. سنتز FT يک فرآيند پليمر يزاسيون است که موفومر آن گروههاي CH يا   مي باشد که يا افزودن مرحله به مرحله، زنجير هيدروکربني بلندتر مي شود. گزينش پذيري هيدروکربنهاي توليدي برابر است با نسبت سرعت تکثير زنجير به سرعت خاتمه زنجير. توزيع محصولات هيدروکربني در FTS بوسيلة مدل سينتيکي زنجير پليمري بنام مدل Flory(ASF) و schulz و Anderson تعيين مي گردد. مدل ASF به صوت رياضي به شرح زير است:
   و                            
n= تعداد اتنهاي کربن در محصول توليدي
 = وزن محصول n کربني
 = کسر مولي محصول n کربني
 = احتمال تکثير زنجير « مستقل از n»
 = سرعت تکثير زنجير                         = سرعت خاتمه زنجير  است،
مقدار  با رسم n بر حسب   بدست مي آيد. مقدار   با کاهش نسبت   افزايش مي يابد و با کاهش دماي واکنش افزايش مي يابد و با افزايش فشار افزايش مي يابد. مقادير   براي کاتاليستهاي CO و Ru بيشتر از کاتاليستهاي Fe مي باشد. افزودن پروموتور باعث افزايش مقادير   مي شود. عوامل انحراف از مدل ASF، واکنشهاي ثانويه و جذب دوبارة اولفينها مي باشد.
(1-6)مکانيسم سنتز فيشر- تروپش
1- جذب و تجزية CO و تجزية   جذب شده در حالت نيمه تعادلي
2-واکنش سطحي اتمهاي O و اتمهاي H براي توليد آب و واکنش اتمهاي O  و اتمهاي CO براي توليد   
3-واکنش کربن جذب شده و اتمهاي H براي توليد اجزاء   جذب شده
4-هيدروژن دار کردن راديکالهاي متيل جذب شده براي توليد متان
5-رشد زنجير از طريق افزوده شدن گروههاي متيلن به متيل، اتيل و راديکالهاي n- آدکيل
6-خاتمه راديکالهاي آلکيل و تسکيل آلکين  (واکنش برگشت پذير) و يا تشکيل آلکان (واکنش برگشت ناپذير).
مطالعات Gokhale و Marrikakis نشان مي دهد که چطور شيمي فلز روي سطح انرژي پتانسيل سنتز FT تاثير مي گذارد. تفاوتهاي مشاهده شده در سطح انرژي فرآيند FTS براي کاتاليستهاي CO و Fe نشان مي دهد که:
1-    تمام پيوندهاي جذبي در Fe قويتر از co هستند.
2-    هيدروژن دار کردن c به CH در Fe گرماگير و در co گرمازاست، بنابراين پايداري CH در CO بيشتر است.
3-    مراحل متوالي هيدروژن دار شدن در Fe نامطلوب است (گرماگير) در حاليکه پروفايل انرژي پتانسيل در co نسبتاً مسطح است لکه اين نشان مي دهد که مراحل هيدروژن دار شدن در co راحتتر صورت مي گيرد.
4-    C، H و CH اجزاء ثابت روي Fe هستند در حاليکه CO،   و   اجزاء ثابت روي سطح CO مي باشند، فرض مي شود که جفت CH-C مهمترين ريشة مکانيزم در کاتاليست Fe و جفت   و يا   مهمترين ريشه مکانيزم در کاتاليست CO است.
انرژيهاي پيوندي بالاي سطح Fe براي اتمهاي O و C، تمايل کاتاليستهاي Fe را براي تشکيل کربيدها و اکسيدها نشان مي دهد، که اين تمايل اين کاتاليستها را براي واکنش جابجايي آب گاز ثابت مي کند. در حاليکه در کاتاليستهاي CO، کربيدها و اکسيدها تشکيل نمي گردند.
(جدول 20. 6)
1-    بسياري از معادلات سرعت بر اساس Langmuir-Hinshelwood(LH) و يا (ER) Eley-Rideal مي باشند که مدلهاي مفيدي براي واکنشهاي سطح و محدودة وسيعي از داده ها را شامل مي شود، نسبت به مدلهايي که خيلي تقريبي بر هم کنشهاي سايتها را تخمين مي زنند و وابستگي ساختار سطح را برآورد مي کنند. 2-سرعت بطور کلي تابعي از فشارهاي جزئي CO و   است. بسياري از معادلات سرعت شامل Pco که در مخرج کسر و يا در معادلات قانون توات، يک واکنش با درجة کمتر از صفر توصيه مي شود که نشان مي دهد CO به سرعت و به شدت جذب مي شود و باعث کاهش سرعت واکنش مي شود. نشان داده شده که درجه واکنش براي CO و   بين (C0)0.5- و 1- و   2-0.5 مي باشد و محدودة انرژي فعالسازي بين   مي باشد.
3-بعضي از داده ها براي کاتاليستهاي Fe و CO داراي اختلافات مي باشند:
1- دماهاي تجربي براي جزء CO با وجود فعاليت بالاي آن، کمتر مي باشند.
2-نسبت   براي Fe کمتز است، بدليل واکنش WGS و توليد   
3-معادلات سرعت براي CO خيلي شبيه  مکانيزم LH مي باشد، بنابراين مخرج بصورت مربع است در حاليکه براي Fe، معادلات سرعت شبيه مکانيزم ER مي باشد و بنابراين مخرج مربع نيست.
4-کاهش سرعت بوسيلة آب در Fe مشاهده مي شود ولي در CO هيچگونه کاهشي مشاهده نمي شود.
سنتز FT به دو صورت انجام مي پذيرد:
1-    سنتز FT در دماي بالا (  ) ، براي توليد بنزين و اولفينهاي سبک
2-    سنتز FT در دماي پايين (  ) براي توليد واکسها و ديزل
ويژگيهاي هيدروکربنهاي بدست آمده از فرآيند FT بصورت زير است:
1-    غالباً محصولات توليدي عاري از سولفور، نيتروژن، مواد آروماتيک و فلزلت مي باشند.
2-    پارافينهاي خطي، اصلي ترين محصولات هيدروکربني هستند.
3-    محصولات توليدي براي توليد گازوئيل مناسبند عدد ؟بالاي 75 دارند.
4-    توليد نفتا با فشار بخار پايين مختص FT مي باشد.
واکنش FT در يک سيستم سه فازي شامل فاز گاز (CO،   ، بخارآب، محصولات هيدروکربني)، فاز مايع ( محصولات سنگين) و فاز جامد (کاتاليست) انجام مي گيرد. پيشرفت در تکنولوژي FT نيازمند شناخت کافي از واکنشهاي مکانيزم واکنشها و شناخت کامل از پارامترهاي موثر در فرآيند مي باشد. طراحي بهينه راکتورهاي FTS براي درصد تبديل بالا و گزينش پذيري خوب براي توليد محصولات مطلوب، نيز از مهمترين موارد مطالعاتي است.
(1-7) واکنشهاي کلي در سنتز FT
Main Reaction:
                                      1:Paraffins
                                                   2: Dlefins
                                                    3: WGS reaction
Side Reaction:
                                    4:Alcohols    
                                 5: Bio douard reation:                       
 
جدول (1-3) : کنترل گزينش پذيري در سنتز FT بوسيلة شرايط فرآيند
گزينش پذيري متان     گزينش پذيري اولفين     شاخه زنجير     طول زنجير     متغير

*    
 
دما
 
*    

فشار

 

 
 


 
*    *    ميزان تبديل
: افزايش با افزايش پارامتر                          : کاهش با افزايش پارامتر
                               *رابطة پيچيده
سنتز FT يک واکنش پليمريزاسيون است و شامل مراحل زير مي باشد:
1-    جذب واکنشگرها
2-    شروع تشکيل زنجير
3-    رشد زنجير
4-    اختتام زنجير
5-    دفع محصولات
6-    جذب مجدد و واکنشهاي ثانويه
شکل (1-1) که توسط schviz و poorter تنظيم شده است.
يک ديد کلي از مشاهدات و فرضيات از سطح کاتاليست را در طي واکنشهاي FT نشان مي دهد. مهمترين مکانيزم رشد براي تشکيل هيدروکربنها، بر روي کاتاليستهاي کبالت و آهن، مکانيسم (کربيد سطحي) بوسيلة اضافه شدن عامل   است. شکل (1-2) شماي کل مکانيسم را نشان مي دهد. موفوم مکانيسم کربيد، يک گونة (Methylene) مي باشد. CO و   بصورت اتمي جذب کي شوند. رشد زنجيرها، با اضافه شدن موفوم در يک گونة آلکيل توسعه يافته، اتفاق مي افتد. مرحلة اختتام بوسيلةکاهش هيدروژن براي توليد اولفين ها يا افزودن گونة   يا هيدروژن براي توليد پارافين ها انجام مي گيرد. در جدول (1-2) مجموعه اي از واکنشهاي ابتدايي تشکيل هيدروکربنهاي خطي نشان داده شده است. واکنشهاي ثانويه زماني اتفاق مي افتند که محصولات اوليه از روي سايتهاي کاتاليست دفع شده باشند و با سايتهاي ديگر قبل از خروج از راکتور واکنش کنند. تعداد از واکنشهاي ثانويه:
1-    هيدروژن ؟ براي تشکيل نرمال پارافينها
2-    ايزومراسيون
3-    واکنش شکست و Hydrogenolysis
4-    اضافه شدن براي رشد زنجيرها و تشکيل   و   
5-    جذب مجدد و شروع زنجيرهاي هيدروکربني
مشکل اصلي در سينتيک سنتز FT، پيچيدگي مکانيسم آن بدليل وجود اجزاء مختلف در شرايط واکنش است. مکانيسمهاي FTS از يک سري اجزاء متفاوت و واکنشهاي اوليه مختلف تشکيل شده است که در نهايت به يک سري روايط تجربي براي سينتيک ختم مي شود. Eley-Rideal و Hovgen-Watson- Hinshelwood-Longmvir انواع معادلات سرعت را که در آن مکانيسم واکنش بر طبق واکنشهاي تشکيل هيدروکربن بوده بکار گرفته اند. در اکثر حالتها، تعيين کننده سرعت، مرحلة تشکيل مونوم است.
فرآيند FTS را بوط ساده مي توان ترکيبي از واکنش FT و WGS دانست و
                             
                            
n= تعداد متوسط کربنها در محصول و m: تعداد متوسط اتمهاي هيدروژن در محصول
معادلات سينتيک مي تواند بر پاية مصرف کلي گاز سنتز، که مستقل از تعادل WGS است و يا بر پايه مصرف CO و تبديل به محصولات هيدروکربني بيان کرد.                                   
معادلات سينتيک سرعت ارائه شده بر حسب مصرف گاز سنتز داراي نظام مشخصي نيستند. (جدول 1-4) معادلات سرعت بر اساس مصرف گاز سنتز تعدادي از فرآيندهايي که براي بهبود محصولات واکس و مايعات سنتز فيشر- تروپش بکار گرفته مي شوند عبارتند از: هيدروکراکينگ واکس، عمليات اصلاح فراورده هاي تقطير با هيدروژن، تبديل کاتاليستي. عمليات اصلاح با هيدروژن بر روي نفتا، الکيلاسيون و ايزمريزاسيون. سوختهاي حاصله از FT بدليل کم بودن مواد آروماتيکي و نداشتن گوگرد از کيفيت بالايي برخوردارند. (جدول 4-1)
ترکيب و اسامي انواع مختلف سوخت را نشان مي دهد.
 
جدول (1-1) اسامي و ترکيب سوختها
گاز سوختني     

LPG    

بنزين     

نفتا     

نفت سفيد     

ديزل     

ميان تنظيم     

واکس نرم     

واکس متوسط     

واکس سخت     

محصولات ديگر در کنار سوختها مي توانند با فرآيند FT در مرحلة بهبود توليد شوند. براي مثال: اتن، پروين، اولفين ها، کتونها، حلالها، واکسهاي، با کيفيت بالا
فصل دوم: مکانيسم و سنتز فيشر تروپش و اجزاء کاتاليستها
(2-1)جذب سطحي هيدروژن:
مولکولهاي هيدروژن يا به صورت مولکولي و يا به صورت اتمي واکنش مي دهند اکثر فلزات واسط در تجزية هيدروژن روي سطح کاتاليست فعاليت بالايي دارند. جذب سطحي تفکيکي منجر به تشکيل يک پيوند ضعيف اتمي روي سطح کاتاليست مي شود.
که S سايت کاتاليست مي باشد.                  
بيشتر از تحقيقات برروي جذب سطحي هيدروژن روي فلزات خالص انجام گرفته است.
تحت شرايط سنتز FT کاتاليست شامل مخلوطي از فلزات کاتاليستي (فلزات، اکسيدها و کربيدهاي فلزي) مي باشد.
(2-2)جذب سطحيCO
در مورد CO، هر دو نوع جذب سطحي مولکولي و اتمي رخ مي دهد. اندازه گيري و شناخت جذب سطحي CO روي کاتاليست FT براي مطالعات مکانيسم بسيار مهم است. جذب سطحي غير تفکيکي CO توسط پيوند فلزي کربن مقدمه اي براي جذب سطحي تفکيکي است.                                                     
 
در دماي اتاق، جذب سطحي تفکيکي COروي فلزات واسطه اي نظير Fe، Mn و Cr بيشتراست، در حاليکه فلزات واسطه اي نظير CO، Ni و Ru ،CO را بصورت مولکولي جذب مي کنند. افزايش جذب سطحي  با کاهش جذي سطحي CO ر.ي سطح فلز يکسان است. در Fe و COباندهلي کربن- فلز قويتري ايجاد مي شود و منجر به تشکيل   مي شود. تقويت کننده هاي بازي روي کاتاليست Fe سبب افزايش جذب سطحي CO مي شوند. در دماي بالاتر از  ،CO قويتر از   بر روي فلزات گروه vlll جذب مي شود.
(2-3)گزينش پذيري سنتز فيشر- تروپش
محصولات سنتز FT با کاتاليستهاي CO، Fe مشخصات زير را دارا هستند:
1-    توزيع عددي کربن بزاي هيدروکربنها، بيشترين غلظت را براي   نشان مي دهد و با افزايش عدد کربني، به طور يکنواخت کاهش مي يابد، ولي بطور متوسط بيشترين غلظت حول   ديده مي شود. شکل (2-7)
2-    هيدروکربنهاي مونومتيل جايگزين شده، در مقادير متوسط ظاهر مي شوند، اگر چه محصولات دي متيل بطور مشخص کمتر از مونومتيل هستند. هيچ يک از اين محصولات شاخه دار اتمهاي کربن چهار جزئي را روي کاتاليستهاي CO، Fe در برنمي گيرند.
3-    مقار اولفين ها از کاتاليستهاي آهن در عدد کربني پائين از %50 محصولات هيدروکربني تجاوز نمي کند و بيش از 60% آنها   اولفين ها کي باشد. محتواي اولفين ها بطور غير يکنواخت تا صفر کاهش مي يابد. براي کاتاليستهاي کبالت هر دو کسر کل اولفين ها و   اولفينها کوچک هستند و هر دو با افزايش عدد کربني کاهش مي يابند. شکل (2-8)
4-    تغيير در پارامتر رشد زنجير در توزيع، فقط براي پارافينهاي خطي مشاهده مي شود. شکل (2-9)
5-    بازده و مقدار الکلها در  حداکثر است و با افزايش عدد کربني کاهش مي يابد. مقادير کم متانول در نتيجة محدوديتهاي ترموديناميکي مي باشد. شکل (2-9)
شرايط فرآيند به اندازة خود کاتاليست، گزينش پذيري محصول تاثير گذار است.
اثرات دما، فشارهاي جزئي  و CO، زمان ماند، ترکيب و احياي کاتاليست در گزينش پذيري، بايد مورد مطالعه قرار بگيرند.
(2-3-1)دما) افزايش دما جابجايي محصولات به عدد کربني پائينتر را روي کاتاليستهاي کبالت، روتنيوم و آهن نشان داده است. Donnelly،Dictor و Anderson افزايش نسبت اولفين به پارافين روي کاتاليستهاي آهن تقويت شده با پتاسيم را با افزايش دما مشاهده کرده اند.
(2-3-2) فشار جزئي     COو  ) گزينش پذيري محصولات سنگينتر با افزايش فشار کل بهبود مي يابند. افزايش نسبتهاي   در رامتور محتوي هيدروکربنهاي سبکتر و اولفين کمتر را منجر مي شود. Donnelly و Satterfield کاهش نسبت اولفين به پارافين را به وسيلة افزايش نسبت   مشاهده کرده اند.
(2-3-3)سرعت فضايي) افزايش نسبت اولفين به پارافين با افزايس سرعت فضايي (و بنابراين کاهش ميزان تبدبل) بوسيلة Kuipers بر روي کاتاليست کبالت وهمچنين بوسيلة Bukur روي کاتاليست آهن و بوسيلة Iglesin برروي کاتاليست روتنيوم مشاهده شده است. Bukvr هيچ اثر سرعت فضايي را بر روي وزن مولکولي هيدروکربنها مشاهده نکردند ولي Iglesia دريافت که با کاهش سرعت فضايي، وزن مولکولي متوسط محصولات افزايش نمي يابد، بلکه بدون تغيير باقي مي ماند.


انجام پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

انجام پایان نامه | دانلود مقاله

سفارش پایان نامه

نقشه