Введение к работе
Актуальность темы. Синтез углеводородов из СО и 1 (синтез Фишера-Тропша) — гетерогенно-каталитический процесс, позволяющий получать широкий спектр углеводородов из ненефтяного сырья (например, природного газа, угля, торфа, биомассы). Образующиеся продукты могут использоваться как искусственное жидкое топливо, присадки к моторным топливам и маслам, ;ырье для производства ряда ценных химических соединений.
Перспективны для синтеза Фишера-Тропша кобальтовые катализаторы, гозволяющие селективно получать парафиновые углеводороды. В тромышленности и лабораторной практике в настоящее время для этих целей іспользуют в основном нанесенные кобальтовые системы. Вместе с тем, імеются сведения о том, что синтез углеводородов из СО и Н2 может также протекать в присутствии скелетных кобальтовых катализаторов (кобальта 'енея), отличающихся по свойствам от нанесенных систем.
Металлическая фаза, преобладающая в катализаторах Ренея, обеспе-гивает им ряд преимуществ по сравнению с Co-нанесенными системами: ысокую теплопроводность, стойкость к истиранию, простоту регенерации. Эти ;остоинства особенно важны для осуществления синтеза углеводородов из СО ї 1 — процесса, отличающегося сильной зкзотермичностъю и, как следствие, еобходимостью отвода тепла из зоны реакции. Местные перегревы агалюатора в процессе синтеза приводят к укрупнению кристаллитов обальта и снижению активности системы.
Другим доводом в пользу применения скелетных систем является озрастание интереса к осуществлению процесса Фишера-Тропша в жидкой азе. При этом жидкие и твердые углеводороды образуются с высокими ыходами и селективностью, а к катализатору предъявляются повышенные зебования по механической прочности и регенерируемое.
В руководстве работой принимала участие к.х.н. Л.В. Синева.
Крайне малое количество публикаций об использовании скелетны> кобальтовых систем в синтезе Фишера-Тропша и их несомненные достоинстве способствовали тому, что несколько лет назад мы начали исследования в эток направлении с целью создания эффективных катализаторов этого процесса Изучение этих систем позволит глубже проникнуть в механизм такогс сложного процесса, как синтез углеводородов из СО и 1.
Целью данной работы являлось установление особенностей синтез* углеводородов из СО и Н2 в присутствии скелетных Со-катализаторов зависимости их свойств от состава исходного сплава, методики егс приготовления, выщелачивания и пассивации.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые систематически изучены каталитические свойства скелетных Со-катализаторої в синтезе углеводородов из СО и Нг и установлена связь их активности селективности и физико-химических свойств с составом исходного сплава і методами его приготовления и выщелачивания.
Впервые получен кобальтовый катализатор синтеза Фишера-Тропша позволяющий синтезировать при атмосферном давлении алканы нормальной строения со степенью полимеризации 0,89 (для нанесенных кобальтовы? систем этот показатель не превышает 0,80*). При этом выход н-парафиної составляет 124 г/м3**.
Установлена возможность повышения селективности скелетной кобальтового катализатора в отношении образования жидких углеводородов дс 90% и снижения селективности по метану до 8% путем обработки егс аммиаком во время синтеза.
* Степень полимеризации а определяли как вероятность роста углеводородной цепи пі уравнению Шульца (см. стр. 7)
** Здесь и далее выходы углеводородов отнесены к 1 м3 пропущенного синтез-газа приведенного к нормальным условиям (давление 760 мм рт. ст., 0С)
5 Впервые показана возможность многократного использования скелетного Co-катализатора с промежуточной пассивацией кислородом воздуха и последующим восстановлением водородом без потери активности и селективности.
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на III Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по іроблемам газовой промышленности России (Москва, 23-28 сентября 1999 г.); Международной конференции и школе-семинаре ЮНЕСКО "Химия угля на эубеже тысячелетий" (Клязьма, 13-15 марта 2000 г.) и на конкурсе молодых ученых ИОХ РАН (Москва, 30 октября - 1 ноября 2000 г.). Два доклада пмечены второй и третьей премиями.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на /jto стр. машинописного текста, содержит $ табл. и /? рис. Список цитируемой штературы включает/^наименований. Работа состоит из введения, четырех лав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы.
