catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2018-2-11-15catal-504Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYВлияние диффузионных ограничений на синтез длинноцепочечных углеводородов по методу Фишера – Тропша на кобальталюмосиликагелевом катализатореThe Influence of Diffusion Limitations on the Fischer – Tropsch Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons over a Cobalt-Silica CatalystСавостьяновА. П.Savost'yanovA. P.ctls@kalvis.ruНарочныйГ. Б.NarochnyiG. B.ctls@kalvis.ruЯковенкоР. Е.YakovenkoR. E.ctls@kalvis.ruСоромотинВ. Н.SoromotinV. N.ctls@kalvis.ruЗубковИ. Н.ZubkovI. N.ctls@kalvis.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова (НПИ), НовочеркасскРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic University, NovocherkasskRussian Federation2018190320181821115Copyright © LLC "KALVIS", 20182018LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/504

Проведен анализ влияния диффузионных ограничений при давлениях 1,5 и 2,0 МПа в зависимости от размера гранул (0,4–6,0 мм), объемной скорости газа (100–1000 ч–1), состава синтез-газа (H2 : CO = 1; 2; 5) при получении длинноцепочечных углеводородов по методу Фишера – Тропша на кобальталюмосиликагелевом катализаторе. Показано, что селективность и производительность по углеводородам С35+ (воски), а также вероятность роста углеводородной цепи α повышаются в условиях диффузионных ограничений. Влияние внутридиффузионных ограничений в зависимости от состава синтез-газа оценено по изменению кажущейся энергии активации в интервале 179–225 °С. С ростом соотношения водорода к оксиду углерода от 1 до 5 кажущаяся энергия активации в области высоких температур уменьшается от 97,1 до 67,0–82,9 кДж/моль.

The influence of diffusion limitations on the Fischer – Tropsch synthesis of long-chain hydrocarbons over a cobalt-silica catalyst was studied at 1.5 and 2.0 MPa depending on the grain composition (0.4–6.0 mm), gas flow rate (100–1000 h–1), and composition of synthesis gas (H2/CO = 1, 2, 5). It was shown that the selectivity and the production of C35+ hydrocarbons (waxes), as well as the probability α of the hydrocarbon chain growth increased under conditions of mass limitation. Variations in the apparent activation energy at 179–225 °C were used to estimate the influence of diffusion limitations depending on the syngas composition. In the high-temperature region, an increase in the hydrogen to carbon monoxide ratio from 1 to 5 resulted in a decrease in the apparent activation energy from 97.1 kJ/mol to 67.0–82.9 kJ/mol.

синтез Фишера – Тропшадлинноцепочечные углеводородыдиффузионные ограничениякобальталюмосиликагелевый катализаторэнергия активацииFischer – Tropsch synthesislong-chain hydrocarbonsdiffusions limitationcobalt-silica catalystactivation energyReferencesEllepola J., Thijssen N., Grievink J., Baak G., Avhale A., Schijndel J. // Computers and Chemical Engineering. 2012. V. 42. P. 2-14.Ellepola J., Thijssen N., Grievink J., Baak G., Avhale A., Schijndel J. // Computers and Chemical Engineering. 2012. V. 42. P. 2-14.Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. С. 23—45.Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. С. 23—45.Baliban R.C., Elia J.A., Floudas C.A. // Energy & Environmental Science. 2013. Vol. 6. P. 267-287.Baliban R.C., Elia J.A., Floudas C.A. // Energy & Environmental Science. 2013. Vol. 6. P. 267-287.Vogel A.P., Dyk B., Saib A.M. // Catal. Today. 2016. Vol. 259. Р. 323-330.Vogel A.P., Dyk B., Saib A.M. // Catal. Today. 2016. Vol. 259. Р. 323-330.Крылова А.Ю. // Химия твердого топлива. 2014. № 1. С. 23—36.Крылова А.Ю. // Химия твердого топлива. 2014. № 1. С. 23—36.Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г., Земляков Н.Д. // Катализ в промышленности. 2014. № 4. С. 27—32. [Savost'yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Bakun V.G. and Zemlyakov N.D. Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2014. Vol. 6. No. 4. P. 292-297].Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г., Земляков Н.Д. // Катализ в промышленности. 2014. № 4. С. 27—32. [Savost'yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Bakun V.G. and Zemlyakov N.D. Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2014. Vol. 6. No. 4. P. 292-297].Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Астахов А.В., Земляков Н.Д., Меркин А.А., Комаров А.А. // Катализ в промышленности. 2014. № 3. С. 43—48. [Savost'yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Astakhov A.V., Zemlyakov N.D., Merkin A.A. and Komarov A.A. Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2014. Vol. 6. No. 3. P. 212-217].Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Астахов А.В., Земляков Н.Д., Меркин А.А., Комаров А.А. // Катализ в промышленности. 2014. № 3. С. 43—48. [Savost'yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Astakhov A.V., Zemlyakov N.D., Merkin A.A. and Komarov A.A. Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2014. Vol. 6. No. 3. P. 212-217].Iglesia E. //Appl. Catal., A: General. 1997. Vol. 161. Р. 59—78.Iglesia E. //Appl. Catal., A: General. 1997. Vol. 161. Р. 59—78.Merino D., Sanz O., Montes M. // Fuel. 2017. № 210. Р. 49—57.Merino D., Sanz O., Montes M. // Fuel. 2017. № 210. Р. 49—57.Li H., Wang J., Chen C., Jia L., Hou B., Lia D. // The Royal Society of Chemistry. 2017. № 7. Р. 9436-9445.Li H., Wang J., Chen C., Jia L., Hou B., Lia D. // The Royal Society of Chemistry. 2017. № 7. Р. 9436-9445.Xu B., Fan Y., Zhang Y., Tsubaki N. // AIChE Journal. 2005. Vol. 51. № 7. Р. 2068-2076.Xu B., Fan Y., Zhang Y., Tsubaki N. // AIChE Journal. 2005. Vol. 51. № 7. Р. 2068-2076.Li H., Hou B., Wang J., Huang X., Chen C., Ma Z., Cui J., Jia L., Sun D., Li D. // Catalysis Science & Technology. 2017. Vol. 7. Р. 3812-3822.Li H., Hou B., Wang J., Huang X., Chen C., Ma Z., Cui J., Jia L., Sun D., Li D. // Catalysis Science & Technology. 2017. Vol. 7. Р. 3812-3822.Лапидус А.Л., Елисеев О.Л, Цапкина М.В., Давыдов П.Е., Белоусова О.С. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 757—761.Лапидус А.Л., Елисеев О.Л, Цапкина М.В., Давыдов П.Е., Белоусова О.С. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 757—761.Jung Hoon Yang, Hak-Joo Kim, Dong Hyun Chun, Ho-Tae Lee, Jai-Chang Hong, Heon Jung, Jung-Il Yang // Fuel Process. Technol. 2010. № 91. Р. 285-289.Jung Hoon Yang, Hak-Joo Kim, Dong Hyun Chun, Ho-Tae Lee, Jai-Chang Hong, Heon Jung, Jung-Il Yang // Fuel Process. Technol. 2010. № 91. Р. 285-289.Rytter E., Holmen A. // ACS Catalysis.2017. V. 7. Р. 5321-5328.Rytter E., Holmen A. // ACS Catalysis.2017. V. 7. Р. 5321-5328.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. // Российский химический журнал. 2000. Т. XLIV. № 1 С. 43—56.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. // Российский химический журнал. 2000. Т. XLIV. № 1 С. 43—56.Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа / Пер. с анг. М.: Мир, 1984. 520 с.Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа / Пер. с анг. М.: Мир, 1984. 520 с.Savost'yanov A.P., Yakovenko R.E., Sulima S.I., Bakun V.G., Narochnyi G.B., Chernyshev V.M., Mitchenko S.A. // Catal. Today. 2017. Vol.279. Part 1. P. 107-114.Savost'yanov A.P., Yakovenko R.E., Sulima S.I., Bakun V.G., Narochnyi G.B., Chernyshev V.M., Mitchenko S.A. // Catal. Today. 2017. Vol.279. Part 1. P. 107-114.Нарочный Г.Б., Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 37—42 [Narochnyi G.B., Savost'yanov A.P., Yakovenko R.E., BakunV.G., Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2016. Vol. 8. No. 2. P. 139-144].Нарочный Г.Б., Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 37—42 [Narochnyi G.B., Savost'yanov A.P., Yakovenko R.E., BakunV.G., Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2016. Vol. 8. No. 2. P. 139-144].Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Сулима С.И., Якуба Э.С., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 1. С. 86—97.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Сулима С.И., Якуба Э.С., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 1. С. 86—97.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю., Елисеев О.Л., Худяков Д.С. // Химия твердого топлива. 1998. № 1. С. 3—8.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю., Елисеев О.Л., Худяков Д.С. // Химия твердого топлива. 1998. № 1. С. 3—8.Саттерфилд Ч. Массопередача в гетерогенном катализе / Пер. с англ. А.Р. Брун-Цеховского. М.: Химия, 1976. 240 с.Саттерфилд Ч. Массопередача в гетерогенном катализе / Пер. с англ. А.Р. Брун-Цеховского. М.: Химия, 1976. 240 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.