Эволюция высокопроизводительного катализатора синтеза Фишера–Тропша и его каталитических свойств в процессе опытной эксплуатации

Изучены изменения активности и структуры высокопроизводительного катализатора синтеза Фишера–Тропша в процессе его эксплуатации на опытной установке в реакционной трубе диаметром 14 мм 6-метрового реактора Фишера–Тропша. Теплоотвод осуществляется водой на линии равновесия и интенсивном снятии тепла за счет фазового перехода «вода–водяной пар». Исходный катализатор, катализатор из зоны перегрева (при нарушении технологического режима) и области нормальных рабочих температур исследованы рядом физико-химических методов (физическая сорбция азота, гелиевая пикнометрия; электронная микроскопия, термогравиметрический анализ). Показано, что ведущий синтез восстановленный кобальтсодержащий компонент катализатора дезактивируется за счет зауглероживания и блокировки высокомолекулярными продуктами (восками). При нормальной эксплуатации нижних слоев происходит образование высокодисперсного углерода из газовой фазы и изменение пористой системы гранул с уменьшением (в зоне перегревов) истинной плотности. Обнаружено частичное восстановление оксида кобальта на поверхности чешуйчатого графита до металлического состояния при термолизе предшественника катализатора. Получаемые при активации катализатора частицы кобальта размером 20–50 Å могут вследствие поверхностной диффузии и коалесценции при дальнейшей эксплуатации давать кластеры величиной 200–300 Å.

1. Kern, C.; Jess, A. //. Energies. 2021.V. 14.P. 5260. https://doi.org/10.3390/en14175260

2. V. Arutyunov, I. Sedov, V. Savchenko, A. Nikitin, A. Arutyunov, // Eurasian Chem.-Technol. J. V.25 (2023) P.129‒138, https://doi.org/10.18321/ectj1515

3. Vladimir S. Arutyunov, Georgiy V. Lisichkin, //2017 Russ. Chem. Rev. V.86. P.777. DOI: 10.1070/RCR4723

4. R.B. Anderson, The Fischer–Tropsch Synthesis. Academic Press. New York, 1984.

5. Keunecke A, Dossow M, Dieterich V, Spliethoff H, Fendt S//Front. Energy Res. (2024) 12:1344179. DOI: 10.3389/fenrg.2024.1344179

6. R. E. Yakovenko, V. G. Bakun, S. I. Sulima, G. B. Narochnyi,S. A. Mitchenko, I. N. Zubkov, A. P. Savost’yanov // Catalysis in Industry, 2023, Vol. 15, No. 1, pp. 6–20. DOI: 10.1134/S2070050423010099

7. С. И. Сулима, В. Г. Бакун, Н. С. Чистякова, М. В. Ларина, Р. Е. Яковенко, А. П. Савостьянов // НЕФТЕХИМИЯ, 2021, том 61, № 6, C. 760–775.

8. DOI: 10.31857/S0028242121060022

9. Mark E. Dry // Catalysis Today. V.71. (2002). Р.227–241

10. Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Меркин А.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 9-10. С. 53-58

11. Катария Я.В., Кашпарова В.П., Клушин В.А., Зубкова М.А., Яковенко Р.Е., Зубков И.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 4. С. 73-82. DOI: 10.6060/ivkkt.20256804.7084.

12. Грязнов К.О.,. Синева Л.В, Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. // Катализ в промышленности. 2022;22(4): 6-21.DOI 10.18412/1816-0387-2022-4-6-21

13. Ermolaev V.S., Gryaznov K.O., Mitberg E.B., Mordkovich V.Z.,Tretyakov V.F. // Chem. Eng. Sci. 2015.V. 138. Р.1–8. https://doi.org/10.1016/j.ces.2015.07.036

14. Н.Н.Слюсарь, М.П.Красновских, Ю.В.Мозжегорова, Я.И. Вайсман, А.А. Сурков, Термические методы исследования отходов. учебн. пособие, изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2021.-83 с. ISBN 978-5-398-02604-7

15. J. A. Hedvall and J. Heuberger //Z. Anorg.u. Allg. Chem., 122, 181

16. (1922)

17. J. A. Hedvall, Reaktionsfahigkeit Fester Stoffe, Leipzig, 1938.