Введение к работе
Актуальность работы
Постоянно увеличивающаяся потребность в моторных топливах и ограниченность природных запасов нефти заставляют искать новые пути для удовлетворения мирового спроса на нефтепродукты. Поэтому не ослабевает интерес к процессам получения синтетических углеводородов из других источников углеводородного сырья. Среди подобных процессов синтез углеводородов по методу Фишера-Тропша - через стадию получения смеси СО и Н2 (синтез-газ) - является одним из наиболее перспективных ввиду наличия обширной сырьевой базы для его реализации: природный газ, уголь, горючие сланцы, биомасса. Важным преимуществом получаемых этим способом углеводородов являются их высокие экологические характеристики - отсутствие серо- и азотсодержащих соединений, ароматических углеводородов.
В промышленности получение углеводородов из синтез-газа производят использованием железо- и кобальтсодержащих катализаторов. Последние предпочтительны ввиду большей активности, селективности в отношении образования высокомолекулярных углеводородов и стабильности в эксплуатации. Кроме того, кобальтовые катализаторы синтеза Фишера-Тропша позволяют с высокой селективностью получать линейные алканы, которые могут быть использованы в качестве компонентов моторных топлив.
Разработка эффективных катализаторов синтеза Фишера-Тропша, начавшаяся в 20-х годах прошлого века, продолжается и в настоящее время. Поэтому изучение исторических аспектов возникновения и развития научных исследований кобальтовых катализаторов синтеза углеводородов из СО и Н2 является актуальным с позиции обобщения и систематизации достигнутых результатов, выяснения вклада отечественных ученых в усовершенствование кобальтовых катализаторов синтеза Фишера-Тропша и решения ряда практических задач, встающих перед промышленностью синтетических углеводородов.
Цель исследования:
- анализ исторического развития кобальтовых катализаторов синтеза
Фишера-Тропша и оценка достижений отечественных ученых в их
усовершенствовании;
- изучение активации катализатора 10%Co/ZrO2 при температурах реакции
Фишера-Тропша.
Научная новизна
Впервые на основе изучения периодической научной и патентной литературы выполнен анализ основных этапов усовершенствования кобальтовых катализаторов синтеза Фишера-Тропша.
Проведено комплексное исследование влияния условий активации и фазового состава носителя на формирование активной поверхности, физико-химические свойства и поведение кобальт-циркониевых катализаторов в синтезе углеводородов из СО и Н?.
Разработан способ активации кобальт-циркониевых катализаторов при температурах реакции водородом и синтез-газом, исключающий стадию высокотемпературного восстановления.
Практическая ценность работы
Разработанный способ активации кобальтсодержащих катализаторов при температурах процесса Фишера-Тропша позволяет технически усовершенствовать процесс синтеза углеводородов из СО и Н2 и проводить восстановление катализаторов при пониженных температурах непосредственно в реакторе синтеза Фишера-Тропша. Это делает возможным использование таких катализаторов на малотоннажных мобильных установках переработки природного газа непосредственно на месторождениях.
Материалы диссертационного исследования использованы в ООО «Объединенный центр исследований и разработок» при создании «Исходных данных для проектирования установки получения синтетических углеводородов мощностью 300 т/год».
Материалы работы используются в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина для обучения студентов по дисциплине «История нефтегазовой отрасли» и для подготовки магистрантов, обучающихся по программе 240100 «Химическая технология», по дисциплинам «Катализ в газохимии» и «Производство моторных топлив из альтернативных источников сырья».
Апробация работы. Отдельные результаты работы доложены на Азербайджано-Российском симпозиуме с международным участием "Катализ в решении проблем нефтехимии и нефтепереработки" (Баку, 28-30 сентября 2010 г.); на XI Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 25-26 ноября 2010 г.).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, приложений и списка цитируемой литературы. Список литературы включает 210 наименований. Объем работы составляет 160 страниц, в том числе 14 рисунков, 5 схем и 14 таблиц.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 5 научных трудах, в том числе: 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 1 статья международной научной конференции и 1 тезис доклада; получен 1 патент.
