Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия вследствие истощения мировых запасов нефти все большее внимание привлекает проблема освоения нетрадиционных источников сырья, в том числе газовых (газ подземной газификации углей, сланцевый газ и т.д.).
С этой точки зрения большую ценность представляют твердые горючие ископаемые (ТГИ), в первую очередь, уголь и горючие сланцы, запасы которых в России и за рубежом очень велики. Горючие сланцы среди известных источников твердых горючих ископаемых заслуживают особого внимания. Одним из перспективных путей использования горючих сланцев с целью получения моторных топлив и ценных химических продуктов является их газификация с дальнейшей переработкой полученных газообразных продуктов.
Синтез-газ является ценнейшим полупродуктом органического синтеза: он служит источником водорода, сырьем в производстве метанола, альдегидов и спиртов. Производство синтез-газа обходится весьма дорого — капитальные затраты по разным оценкам составляют от 40 до 70% общих вложений в производство углеводородов, а применение чистого кислорода на стадии получения синтез-газа из метана сопряжено с повышенной опасностью.
Однако эти предположения нуждаются в экспериментальной проверке, поскольку в настоящее время известно ограниченное число работ, посвященных синтезу Фишера-Тропша (СФТ) с использованием разбавленного синтез-газа. Поэтому получение углеводородов из СО и Н2 (в том числе и разбавленного) является актуальным направлением развития нефтехимии, интерес к которому существенно возрос в последнее десятилетие.
Цель работы. Исследование синтеза углеводородов с использованием модельного газа газификации горючих сланцев на кобальтовых катализаторах, изучение влияния состава модельного синтез-газа, носителей и промоторов катализатора на его активность и селективность, производительность и выход продуктов.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые изучены закономерности процесса синтеза углеводородов в присутствии Co-MgO/Zr02 и Co-MgO/Al203 катализаторов с использованием в качестве сырья модельного синтез-газа, соответствующего составу газа газификации горючих сланцев. Показано, что конверсия СО выше в случае использования генераторного газа в присутствии Co-MgO/Al203 катализатора. При этом достигнуты высокая селективность по углеводородам С5+ и низкий выход метана, являющегося побочным продуктом синтеза.
Установлено, что использование в качестве носителя Zr02 способствует значительному росту степени восстановления Со. Введение оксидного промотора MgO в состав катализаторов приводит к росту активной поверхности и образованию на поверхности кристаллитов Со0 меньшего размера, что существенно улучшает его свойства в синтезе алифатических углеводородов из СО и Н2.
Полученные результаты могут быть использованы для создания промышленных процессов СФТ, базирующихся на использовании более дешевых генераторных газов, в данном случае полученных по технологии газификации горючих сланцев.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 4 конференциях: XX International Conference on Chemical Reactors "CHEMREACTOR-20" (December 3-7, 2012, Luxemburg); XXV Юбилейная Международная научно-техническая конференция «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» «Реактив-2011» (Уфа, 2011); XI Международная научная конференция «Реактив-2010» (Уфа, 2010); 62 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для опубликования, и тезисы 6 докладов.
Объем и структура работы.
