Mathematical model of obtaining a hydrocarbon fuel based on the fischer­tropsch pathway in a stationary layer of the cobalt­based catalyst

Abstract

Дослiдження кiнетики процесу Фiшера-Тропша є досить важливим завданням, так як даний процес дуже чутливий до температурного режиму, та характеристик каталiзатору. Також даний процес супроводжується багатьма побiчними реакцiями, якi негативно впливають на швидкiсть та селективнiсть реакцiї. Синтез Фiшера-Тропша є альтернативним джерелом отримання якiсного палива не з нафти, а з вугiлля або бiомаси. Тому дослiдження кiнетики реакцiї Фiшера-Тропша спрямованi на пiдвищення селективностi i активностi каталiзаторiв, визначення констант швидкостi хiмiчних реакцiй є актуальними. Вибiр каталiзатору є одним з основних факторiв, що впливають на якiсть i вихiд продукту по синтезу Фiшера-Тропша. Для дослiдiв виготовлено два зразка кобальтових каталiзаторiв. Перший зразок каталiзатору Со/ γ-Al 2 O 3 мiстить наночистинки кобальту одного розмiру. Другий зразок каталiзатору (Со)/γ-Al 2 O 3 отриманий методом просочення носiя розчином нiтрату кобальту. Каталiзатор отриманий методом просочення (Со)/ γ-Al 2 O 3 виявив на порядок вищу активнiсть в порiвняннi з монодисперсним. Однак монодисперсний каталiзатор показав високу селективнiсть за нижчими вуглеводнями. Для розрахунку кiнетики процесу Фiшера-Тропша та для знаходження констант швидкостi реакцiй, було створено програмний модуль, який розроблявся в середовищi MS Visual Studio 2017 на мовi C# з використанням технологiй .NET Framework v4.6. За допомогою розробленого програмного модуля було розраховано константи швидкостi реакцiї процесу Фiшера-Тропша. Проаналiзувавши отриманi данi, видно, що вiдносна похибка лежить в межах 2…3 %, що свiдчить про адекватнiсть запропонованої моделi розв'язку зворотної задачi хiмiчної кiнетики. Тому можна засвiдчити, що дану модель розрахунку констант швидкостi можна використовувати для дослiдження процесу Фiшера-Тропша Ключовi слова: реакцiя Фiшера-Тропша, кобальтовий каталiзатор, зворотна задача кiнетики, константа швидкостi