> .2 Температура
ФТ-синтез - сильно екзотермічна реакція. Образующееся тепло становить до 25% від теплоти згорання синтез-газу. Швидкість синтезу і одночасно вихід продукту з одиниці об'єму каталізатора за одиницю часу підвищуються зі збільшенням температури. Однак швидкість побічних реакцій при цьому також зростає. Тому верхня температура ФТ-синтезу обмежена в першу чергу небажаним метано- і коксообразованію [1]. Особливо сильне збільшення виходу метану при підвищенні температури спостерігається для Co каталізаторів.
Як правило, процес проводиться при температурі 190? 24 0 ° C (низькотемпературний варіант, для Co і Fe каталізаторів) або 30 0? 35 0 ° C (високотемпературний варіант, для Fe каталізаторів) [4, 9].
.3 Тиск
Так само, як при підвищенні температури, із зростанням тиску зростає і швидкість реакцій. Крім цього, підвищення тиску в системі сприяє утворенню більш важких продуктів. Типовими значеннями тисків для промислових процесів є 0,1? 5 МПа. Так як підвищений тиск дозволяє збільшити продуктивність синтезу, для економічної ефективності процес проводять при тиску 1,2? 4 МПа.
Спільне вплив температури і тиску, а також природи каталізатора на вихід різних продуктів задовольняє розподілу Андерсона-Шульца-Флорі (ASF), описуваного формулою
де P n - масова частка вуглеводню з вуглецевим номером n;
?=k 1/(k 1 + k 2), k 1, k 2 - константи швидкості росту і обриву ланцюга відповідно.
Метан (n=1) завжди присутній в більшій кількості, ніж наказується розподілом ASF, оскільки утворюється незалежно по реакції прямого гідрування. Величина? знижується із зростанням температури і, як правило, зростає із зростанням тиску. Якщо в реакції утворюються продукти різних гомологічних рядів (парафіни, олефіни, спирти), то розподіл для кожного з них може мати свою величину?. Розподіл ASF накладає обмеження на максимальну селективність по будь-якому вуглеводню або вузької фракції [1,5].
Графічно розподіл ASF представлено на малюнку 1.
.4 Об'ємна швидкість
Підвищення об'ємної швидкості (або зменшення часу контакту) газу не сприяє реакціям, що протікає з більш низькою швидкістю. До них належать реакції, що йдуть на поверхні каталізатора, - відщеплення кисню, гідрування олефінів і зростання вуглецевого ланцюга. Тому із зменшенням середнього часу контакту в продуктах синтезу підвищується кількість спиртів, олефінів і з'єднань з коротким ланцюгом (газоподібні вуглеводні і вуглеводні з інтервалу википання бензинової фракції) [1].
4. Різновиди технологічних схем
Головною технічною проблемою синтезу Фішера-Тропша є необхідність знімання великої кількості теплоти, що виділяється в результаті сильно екзотермічних хімічних реакцій. Конструкція реактора багато в чому визначається також видом продуктів, для отримання яких він призначений. Існують кілька різновидів конструкції реакторів для ФТ-синтезу, які визначають ту чи іншу технологічну схему процесу.
.1 Схема з многотрубний реактором і стаціонарним шаром каталізатора
У таких реакторах протікає низькотемпературний процес у газовій фазі. Конструкція многотрубний реактора представлена ??на малюнку 2.
многотрубний реактори прості в експлуатації, не створюють проблем з відділенням каталізатора, можуть використовуватися для отримання продуктів будь-якого складу. Однак вони мають цілий ряд недоліків: складність у виготовленні, велика металоємність, складність процедури перевантаження каталізатора, значний перепад тиску по довжині, дифузні обмеження на великих зернах каталізатора, порівняно невисокий тепловідвід [5].
Одна з можливих технологічних схем високопродуктивного ФТ-синтезу в многотрубний реакторі представлена ??на малюнку 3.
Технологічні параметри представлені в таблиці 1, склад одержуваних продуктів - в таблиці 2.
Таблиця 1 - Умови роботи промислових установок газофазного синтезу Фішера-Тропша на стаціонарному шарі каталізатора
ПараметрЗначеніеДавленіе, МПа 2,3? 2,5 Температура, ° С 220? 250 Співвідношення Н 2: СО у вихідному газе1,3: 2Соотношеніе циркуляційного і вихідного газа2,5Чісло ступеней1? 2Состав каталізатора, мас. ч.Fe (100) Сu (5) До 2 O (5) SiO 2 (25) Тривалість роботи каталізатора, мес.9? 12
Таблиця 2 - Типовий склад вуглеводнів, одержуваних у промислових синтезах Фішера-Тропша на стаціонарному шарі ката...
