ОДНОМЕРНАЯ ГЕТЕРОГЕННАЯ МОДЕЛЬ РЕАКТОРА СИНТЕЗА ФИШЕРА–ТРОПША С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА В ПРИБЛИЖЕНИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ГРАНУЛ

Разработана одномерная гетерогенная модель реактора синтеза Фишера–Тропша (ФТ) с фиксированным слоем катализатора в приближении изотермических гранул. Проведено моделирование процесса ФТ для лабораторного реактора. Рассмотрено влияние линейной скорости газового потока и внутреннего диаметра реакторов на тепловую устойчивость процесса. Показано, что размер реактора лимитируется возможностью возникновения «теплового взрыва» в лобовом слое катализатора. Увеличение линейной скорости газового потока увеличивает теплоотдачу и тем самым уменьшает перегрев слоя катализатора. Показано, что процесс получения твердых углеводородов возможно проводить в реакторах диаметром не более 18 мм. Максимальный перепад температуры при длине реактора 3, 4 и 6 м согласно расчетам равен 4,7, 4,2 и 3,6 °С соответственно. Степень конверсии СО при этом составляет 35,0, 34,4 и 33,9 %, соответственно. Получение жидких углеводородов в высокопроизводительном реакторе требует уменьшения внутреннего диаметра реактора до 12 мм. Максимальный перепад температуры при длине 3, 4 и 6 м составляет 9,6, 8,7 и 7,6 °С, а степень конверсии СО – 78,0, 77,4 и 76,7 % соответственно. Разработанная математическая модель позволяет оценивать параметры проектируемых реакторов и условий проведения синтеза ФТ, направленного на получение жидких или твердых углеводородов.

1. Atwood H.E., Bennett C.O. Ind. Eng. Chem. Process. Des. Dev. 18 (1979). 163.

2. Bub G., Baerns M. Chem. Eng. Sci. 35. (1980). 348.

3. Everson R., Mulder H., Keyser M.J. Appl. Catal. A. 142. (1996). 223.

4. Jess A., Popp R., Hedden K. Appl. Catal. A. 186. (1999). 321.

5. Swart J.W.A.De, Krishna R., Sie S.T. Stud. Surf. Sci. Catal. 107. (1997). 213.

6. Wang Y.N., Xu Y.Y., Li Y.W., Zhao Y.L., Zhang B.J. Chem. Eng. Sci. 58. (2003). 867.

7. Güttel R., Turek T. Chem. Eng. Sci. 64. (2009). 955.

8. Jess A., Kern C. Chem Eng. Technol. 32. (2009). 1164.

9. Philippe R., Lacroix M., Dreibine L., Pham-Huu. C., Edouard D., Savine S., Luck F., Schweich D. Catal. Today.

10. S. (2009). 305.

11. Wu J., Zhang H., Ying W., Fang D. Chem. Eng. Technol. 33. (2010). 1083.

12. Rafiq M.H., Jakobsen H.A., Schmid R., Hustad J.E. Fuel. Proc. Techn. 92. (2011). 893.

13. Kwack S.-H., Bae J.W., Park M.-J., Kim S.-M., Ha K.-S., Jun K.-W. Fuel. 90. (2011). 1383.

14. Yates I.C., Satterfield C.N. Energy&Fuels. 5. (1991). Р. 168.

15. Steynberg A., Dry M. Stud. Surf. Sci. Catal. 152. (2004). Р. 533.

16. Sehabiague L., Lemoine R., Behkish A., Heintz Y.J., Sanoja M., Oukaci R., Morsi B.I. J. Chin. Inst. Chem. Eng.

17. (2008). 169.

18. Knochen J., Güttel R., Knobloch G., Turek Т. Chem. Eng. Proc. 49. (2010). 958.

19. Specchia V., Baldi G., Sicardi S. Chem. Eng. Commun. 4. (1980). 361.

20. Fuller E.N., Schettler P.D., Giddings J.C. Ind. Eng. Chem. 58. (1966). 19.

21. Deckwer W.D. Bubble Column Reactors. Wiley. New York. 1992.