تأثیر روش های تهیه و شرایط عملیاتی بر عملکرد کاتالیست آهن-کبالت-منگنز در فرآیند سنتز فیشر-تروپش و مطالعه سینتیک و مکانیسم واکنش

در این پروژه تحقیقاتی، برای نخستین بار یک سیستم سه فلزی حاوی آهن- منگنز-کبالت برای سنتز فیشر-تروپش مورد استفاده قرار گرفت. این تحقیق شامل چهار بخش عمده است، در بخش اول کاتالیست سه فلزی از روش همرسوبی تهیه گردید و شرایط تهیه این کاتالیست شامل اثر ساپورتهای مختلف، اثر مقدار ساپورت بهینه، اثر پروموترهای مختلف، اثر زمان خشک کردن کاتالیست، اثر دمای خشک کردن کاتالیست، اثر دمای کلسیناسیون، اثر زمان کلسیناسیون و اثر جو کلسیناسیون مورد بررسی قرار گرفت و کاتالیست حـاوی fe-co-mn/10wt%mgo که پیش ســـــاز آن در°c 120 برای 16 ساعت خشک کردیده و °c 600 برای 6 ساعت در جو هوا کلسینه گردیده بود بهترین عملکرد را داشته و در بخش دوم اثر شرایط عملیاتی به شرح دمای احیا، زمان احیا، اثر عامل احیا کننده، اثر نسبت h2/n2 روی احیا، اثر نسبت خوراک ورودی h2/co، اثر سرعت فضائی (ghsv)، اثر دمای واکنش و اثر فشار واکنش مورد بررسی قرار گرفت و بهترین شرایط عملیاتی به این شرح بدست آمد: کاتالیست احیا شده در °c400 برای مدت 12 ساعت توسط عامل احیا کننده هیدروژن که تحت نسبت خوراک h2/co=2/1 و دمای °c300 و فشار 1 بار وارد واکنش گردیده بود، دارای بهترین عملکرد می باشد. در بخش سوم کاتالیست سه فلزی آهن-منگنز-کبالت بهینه شده از سه روش دیگر هم سنتز و در شرایط عملیاتی بهینه شده برای هیدروژناسیون منوکسیدکربن مورد تست قرار گرفتند؛ نتایج بدست آمده نشان دادند کاتالیست تهیه شده به روش همرسوبی بهترین عملکرد را دارا میباشد. در بخش چهارم سینتیک واکنش سنتز فیشر-تروپش روی کاتالیست سه فلزی تهیه شده به روش همرسوبی در شرایط عملیاتی: t=290-320 °c، p=1-10 bar، h2/co=1/1-3/1 و سرعت فضائی h-14500 مورد بررسی قرار گرفت. تمام آزمایشات سینتیکی در شرایط عدم وجود مقاومت های انتقال جرمی-فیلمی انجام شدند. نتایج آزمایشات سینتیکی نشان داد که معادله سرعت واکنش به صورت: -r_co= (k_p. b_co. p_co. ?b_h?_2. ?p_h?_2)/((1+ b_co. p_co+?b_h?_2 ?. p_h?_2 )^2 ) بدست می آید. که نشان می دهد سنتز فیشر-تروپش روی این کاتالیست از مکانیسم لانگمیر-هینشلوود-هوگن-واتسون پیروی کرده و هر دو مولکول co و h2 به صورت تفکیک نشده روی سطح جذب می شوند. انرژی فعالسازی واکنش برابر 82.520 kj/mol بدست آمد.