Ùهرست مندرجات
چکيده: 1
پيشگÙتار: 2
Ùصل اول: 3
مقدمه 4
Ùرآيند Ùيشر- تروپش(FTS) 4
توليد گاز سنتز: 7
شيمي Ùˆ ترموديناميک سنتز Ùيشر- تروپش: 8
مکانيسم سنتز Ùيشر- تروپش 10
Ùصل دوم: مکانيسم Ùˆ سنتز Ùيشر تروپش Ùˆ اجزاء کاتاليستها 18
(2-1)جذب سطØÙŠ هيدروژن: 19
(2-2)جذب سطØÙŠCO 19
(2-3)گزينش پذيري سنتز Ùيشر- تروپش 20
(2-4) اجزاء تشکيل دهنده کاتاليست 22
(1-4-2) Ùاز Ùعال کاتاليستي: 23
(2-4-2) پايه کاتاليست: 24
2-5-بررسي تاثير اروموتورهاي کاتاليست Ùيشرتروپش 31
(2-6)خواص کاتاليست به سه دسته تقسيم مي شود 35
(2-7)تلقيØ: 37
(2-8)جذب/ تبادل يون: 38
(2-9)رسوب: 39
(2-10) تهيه کاتاليست با پايه کربن و روش جانشاني تبخيري: 40
(2-11) کلسيناسيون: 41
(2-12)شکل کاتاليستها: 43
(2-13)مشخصات کاتاليست: 43
(2-14)XRD: 49
Ùصل سوم 51
(3-1)ساخت کاتاليست به روش پيش تلقيØ: 52
(2-3)تست کاتاليست: 55
3-4-Ø´Ø±Ø Ø¢Ø²Ù…Ø§ÙŠØ´ 57
منابع : 64
دراين تØقيق، بررسي روشهاي مختل٠ساخت کاتاليست Ùˆ همچنين بررسي اÙزودن ارتقاء دهنده هاي اکسيد زير کونيوم Ùˆ اکسيد سريم با روش پيش ØªÙ„Ù‚ÙŠØ Ø¨Ø± عملکرد Ùˆ کارآيي کاتاليست صورت گرÙته است. تاثير عوامل Ùوق در ميزان تبديل CO ØŒ گزينش پذيري Ù…Øصولات توليدي Ùˆ مطالعات انتقال جرم بر روي کاتاليستهاي گرانول بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد Ú©Ù‡ اÙزودن اکسيد زير کونيوم قابليت اØياء شدن را اÙزايش مي دهد Ùˆ تا Øدودي گزينش پذيري متان Ùˆ Ùعاليت کاتاليست را اÙزايش مي دهد، همچنين اÙزودن اکسيد سديم گزينش پذيري Ù…Øصولات را اÙزيش داده Ùˆ ميزان تبديل CO نيز اÙزايش مي يابد. همچنين بهترين قطر کاتاليست Ùˆ بهترين ربي خوراک براي ناديده گرÙتن Ù…Øدوديتهاي Ù†Ùوذي مورد مطالعه قرار گرÙته است.
با توجه به منابع عظيم زغالسنگ Ùˆ گاز طبيعي Ùˆ کاهش منابع Ù†Ùت خام Ùˆ همچنين اÙزايش ارزش Ù†Ùت خام Ùˆ پر مصر٠بودن سوختهاي مايع، نقش Ùˆ اهميت سنتز Ùيشر- تروپش روزبه روز بيشتر مي شود. سنتز Ùيشر- تروپش Ú©Ù‡ اصلي ترين مرØلة Ùرآيند مي باشد، عبارت از توليد هيدروکربنهاي خطي از گاز سنتز، Ú©Ù‡ گاز سنتز مخلوطي از CO Ùˆ است، مي باشد. منابع گاز سنتز، گاز طبيعي، زغالسنگ Ùˆ توده هاي زيستي هستند. سنتز هيدروکربنها در اين Ùرآيند در Øضور کاتاليستهاي آهن Ùˆ کبالت انجام مي پذيرد Ú©Ù‡ کاتاليست کبالت از Ùعالترين کاتاليستهاي مورد استÙاده قرار گرÙته مي باشد. در اين تØقيق به بررسي روشهاي ساخت کاتاليست کبالت بر پاية گاما آلومينا Ùˆ تعيين ميزان تبديل CO Ùˆ گزينش پذيري Ù…Øصولات توليدي پرداخته ايم Ùˆ از دو ارتقاء دهندة اکسيد زير کونيوم Ùˆ اکسيد سريم استÙاده کرده ايم.
Ùرآيند GTL Ùˆ Ùرآيند Ùيشر- تروپش، مکانيزم Ùˆ کاتالستيهاي FTS
با توجه به منابع عظيم گاز طبيعي در جهان Ùˆ اÙزايش بي رويه قيمت Ù†Ùت خام Ùˆ سوختهاي مايع Ùˆ گران بودن هزينة انتقال سوختهاي مايع Ùˆ گاز به بازارهاي مصر٠که گاهاً مساÙتهاي طولاني را شامل مي شود، تبديل گاز طبيعي به گاز سنتز Ùˆ تيديل گاز سنتز به هيدروکربنهاي خطي به وسيلة سنتز Ùيشر- تروپش، ÙŠÚ© Ùرآيند اميد بخش Ùˆ از نظر اقتصادي موجه مي باشد، Ú©Ù‡ علاوه بر توليد سوختها، مختلÙØŒ مواد شيميايي خاصي را نيز توليد مي کند Ú©Ù‡ در صنعت نيازمند اين مواد هستيم.
Ùرآيند Ùيشر- تروپش(FTS)
توليد هيدروکربنهاي مايع از گاز سنتز ÙŠÚ© Ùرآيند اميد بخش Ùˆ اقتصادي براي توليد مواد شيميايي Ùˆ سوختها از توده هاي زيستي ØŒ زغالسنگ Ùˆ گاز طبيعي به شمار مي رود. با توجه به منابع وسيع زغالسنگ Ùˆ گاز طبيعي Ùˆ کاهش منابع Ù†Ùت خام Ùˆ موثر Ùˆ Ù…Ùيد بودن سوختهاي مايع، نقش Ùˆ اهميت سنتز Ùيشر- تروپش اÙزايش ياÙته است. اين سنتز ÙŠÚ© نقش کليدي در Ùرآيندهاي گاز به مايع (GTL) ايÙاء مي کند، Ú©Ù‡ GTL Ùرآيند روبه رشدي مي باشد. سنتز Ùيشر- تروپش مي تواند با خوراک گاز سنتز Øاصل از گازي کردن زغالسنگ، گاز طبيعي Ùˆ توده زيستي انجام پذيرد. در Ùرآيند GTL چهار مرØله مد نظر مي باشد:1) توليد گاز سنتز
2)خالص سازي گاز سنتز 3)سنتز Ùيشر- تروپش 4)جداسازي Ù…Øصولات ]Ø´Ú©Ù„ 6.30[ . زغالسنگ با اکسيژن Ùˆ بخار، گازي مي شود Ùˆ گاز سنتز توليدي، براي خالص سازي از نيتروژن Ùˆ سولÙور عاري مي شود، زيرا اين دو عنصر مي توانند باعث غير Ùعال شدن کاتاليستهاي FTS بشوند. گاز سنتز خالص شده به راکتور بستر ثابت، يا بستر سيال Ùˆ يا راکتور دو غابي منتقل مي شود. اين راکتور شامل کاتاليستهاي آهني Ùˆ يا کاتاليستهاي کبالت مي باشد. (هر چقدر گاز سنتز خالص تر باشد Ùˆ يا نسبت باشد از کاتاليستهاي کبالت استÙاده مي شود.) سپس گاز سنتز به هيدروکربنهايي نظير متان Ùˆ هيدروکربنهاي سبک Ùˆ واکس Ùˆ Ù…Øصولات مايع تبديل مي شود.
آزمايشات انجام گرÙته بر روي Ù…Øصولات Ùيشر- تروپش نشان داده Ú©Ù‡ Ù…Øصولات شامل مخلوطي چند جزئي از هيدروکربنهاي خطي Ùˆ شاخه دار Ùˆ Ù…Øصولات اکسيژن دار هيدروکربني مي باشند. Ù…Øصول اصلي پاراÙين هاي خطي Ùˆ اولÙينها مي باشند (1-3)گسترش Ùرآيند سنتز Ùيشر- تروپش به پنج مرØلة زماني تقسيم مي شود.1)کش٠کاتاليستهاي آهن Ùˆ کبالت (1928-1902)
2)گسترش صنعتي کاتاليستهاي کبالت Ùيشر 01945-1928)
3)عصر آهن وساسول (1974-1946)
4)گسترش دربارة سنتز Ùيشر- تروپش Ùˆ کبالت (1990-1975)
5)شروع Ùˆ گسترش صنعت GTL ( Øال Øاضر -1990)
دورة اول: سنتز Ùيشر- تروپش در اوايل سال 1900 با Ú©Ø´Ù sabatier Ùˆ senderens پديد آمد Ú©Ù‡ اين دو Ùهميدند با هيدروژن دار کردن co با کاتاليستهاي آهن، کبالت Ùˆ نيکل مي توانند متان توليد کنند. در سال 1913ØŒ BASF ادعا کرد Ú©Ù‡ مي تواند هيدروکربنهاي مايع را با کاتاليست کبالت توليد کند، هر چند در شرايط غير واقعي. ده سال بعد،در سال 1923ØŒFischer Ùˆ Tropsch گزارش دادند Ú©Ù‡ هيدروکربنهاي اکسيژن دار شده ( مانند الکها، کتونها Ùˆ اسيدهاي چرب ) ر ا با کاتاليست آهن قليايي شده در Ùˆ در Ùشار 10-15atm توليد کرده اند در سال 1925ØŒFischet ÙˆTropsh گزارش دادند Ú©Ù‡ هيدروکربنهاي مايع Ùˆ پاراÙينهاي جامد را با کاتاليستهاي آهن Ùˆ کبالت در شرايط Ùˆ Ùشار ÙŠÚ© اتمسÙر توليد کرده اند. بنابراين سال 1925 سرآغاز سنتز Ùيشر- تروپش است. تØقيق Fischer ÙˆTropch 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) اضاÙÙ‡ کردن مقادير Ú©Ù… مواد قليايي، گزينش پذيري هيدروکربنهاي مايع را بهبود مي بخشد.
5) CuØŒ اØياي آهن را در دماي پائينتر بهبود مي بخشد.
6) گاز سنتز بايد عاري از گوگرد باشد.
دوره دوم: بسياري از کاتاليستها، راکتور Ùˆ گسترش Ùرآيند FT در آلمان در خلال سالهاي دهة 1930-1940 بل استÙاده از منابع عظيم زغالسنگ صورت گرÙت. در سالهاي 1934-1928ØŒ Fischer Ùˆ koch لات اليست رسوبي را ساختند Ú©Ù‡ براي 12 سال، استاندارد صنعتي بود Ùˆ در 40 سال بعد بهبود ياÙت. آنها همچنين دماي را بعنوان دماي بهينة اØياء در نظر گرÙتند در مدت 20-5 ساعت، شرايطي Ú©Ù‡ تقريباً هنوز هم بکار مي رود. FischerÙˆ Pichlen درياÙتند Ú©Ù‡ توليد Ù…Øصولات در Ùشار 5-20borØŒ پايداري کاتاليست را بهبود مي بخشد. Ù…Øصولات Ùشارهاي متوسط اکثراً آلگانها Ùˆ آدکنها Ùˆ Ù…Øصولات با نقاظ جوش متÙاوت مانند متان، گازولين، ديزل Ùˆ واکسها مي باشد. دورة سوم: بعد از جنگ دوم، بدليل کمبود Ù†Ùت در آمريکا، انگلستان Ùˆ آلمان، نگرش به سنتز FT گسترش ياÙت. بسياري از تØقيقات بر روي کاتاليستهاي ارزان آهن درآلمان صورت گرÙت.
دورة چهارم: اندازه گيري Ùعاليت ويژه هيدروژن دار کردن CO با کاتاليستهاي کبالت، آهن Ùˆ روتنيوم توسط جذب شيميايي ØŒ در اين دوران صورت پذيرÙت. مطالعات Ùˆ تØقيقات در شرکتهاي shellÙˆstatoil نشان داد Ú©Ù‡ کاتاليست داراي Ùعاليت Ùˆ Ø³Ø·Ø ÙˆÙŠÚ˜Ù‡ عالي است.
دورة پنجم: توليد صنعت GTL امروزي از سال 1993 شروع شد. شرکت shell با کاتاليست کبالت Ùˆ ÙŠÚ© راکتور بستر ثابت Ùˆ شرکت sasol با کاتاليست آهن Ùˆ راکتور بستر سيال در اين زمينه Ùعاليت دارند.
(1-4)توليد گاز سنتز:
با توجه به بالا بودن درصد بالاي اختصاص سرمايه Ú©Ù„ Ùرآيند FT Ú©Ù‡ به خالص سازي Ùˆ سرد کردن گاز سنتز مربوط است، کاهش هزينة توليد گاز سنتز سودمندترين روش است. گاز سنتز مي تواند با روش رÙورينگ بخار Ùˆ يا اکسيداسيون کاتاليستي جزئي سوختهايي نظير زغال سنگ، گاز طبيعي، باقيمانده هاي پالايش Ùˆ 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 مختل٠توليد گاز سنتز بر Øسب نسبت بين Ùˆ CO بکار گرÙته مي شوند. گاز سنتز توليدي ناشي از زغال سنگ Ùˆ باقيمانده هاي پالايش داراي CO بيشتري نسبت به گاز سنتز Øاصله از گاز طبيعي مي باشد. گاز سنتز با نسبت براي Ùرآيند Ùيشر- تروپش مناسب نيست، پس واکنش جابجايي آب گاز در رساندن نسبت به مرز 2 بسيار با اهميت مي باشد. Ø´Ú©Ù„ 3-1 Ù…Øدوديتهاي نسبت مورد استÙاده در کاتاليست آهن Ùˆ کاتاليست کبالت را نشان مي دهد. با پائين آوردن نسبتهاي ØŸ در خوراک اوليه، مي توان هزينة گاز سنتز را کاهش داد. Basini Ùˆ Piovesan مطالعاتي را بر روي نسبت بهينة انجام دادند Ú©Ù‡ بر اساس نتايج آن، در نسبت به بهترين شرايط عملياتي Ùˆ شرايط اقتصادي ميسر مي شود...
|