论文部分内容阅读
摘 要：随着社会经济的迅速发展，我国工业也在原有的基础上取得进步。费托合成溶剂的应用，是将煤、天然气和生物质等物质经合成气催化转化为烷烃、烯烃和含氧化合物等液体燃料及化学品的过程，被认为是未来替代石油衍生品的重要途径之一，在我国社会的发展中有着极其重要的作用。在此，本文针对极性溶剂相费托合成的产物分布特征这一问题，做以下论述。
关键词：极性溶剂 费托合成 产物分布 特征分析
在当前的化学反应中，费托合成作为一种连续反应过程，其反应的产物在不同时期呈现的状态也不同。在整个初级极端，其产物主要以直链的a-烯烃及少量的正构烷烃为主，这些物质能够通过自身的性质，第二次发生加氢或异构化反应，使其在现有的基础上生成对应的烷烃或异构烃，同时在条件允许的状况下，发生加氢裂解反应。在整个反应过程中，要想从根本上控制费托合成的初级反应与二次反应，除了在操作技术上加强要求外，还应结合着目标产物的相关要求，对二次反应进行相应的促进或抑制。在此，本文从以下两个方面出发，针对极性溶剂相费托合成的产物分布特征，做以下简要分析：
一、极性溶剂相费托合成产物实验
1.催化剂还原
实验人员在进行该实验的过程中，所使用的催化剂为铁基催化剂，实验对催化剂的粒径也有严格的要求，其粒径必须小于100um；且在投入使用时，不能直接加入，应先在离线的石英管反应器中还原后，才能转入高压釜中进行费托反应。在当前实验所使用的溶剂中，主要包括PEG、1,4丁二醇、乙二醇和正辛烷，在开始实验前，并没有经过任何特殊处理。
2.实验过程
在实验实施中，实验操作人员可以先使用50g溶剂，将新鲜还原的催化剂转移到100ml不锈钢的高压釜中，在经过相应的时间反应后，将合成气分别经脱硫、脱氧、脱碳、脱水等程序后，将其产物放置到反应釜中，在常压下，使其处于通气状态，通气时间一般控制在3~5min，置换反应器中的空气置换彻底后，将反应器的出口阀门关闭，同时将反应器中的压力升到3.0MPa，对于中间出现的间歇反应，操作人员应及时的关闭进气阀门，升高其温度，同时以800r/min的搅拌速率对反应器中的物质进行搅拌，并在24小时后对其进行下一步观察。
3.物理量定义
在推算CO转化率的过程中，操作人员主要依据其化学反应前后室温下反应器的实际降压程度进行估算的，在整个估算过程中，受外界环境因素的干扰，其估算的转化率在一定程度上存在着不稳定性。本文在进行讨论时，其重点在于转化率的定性，其他客观因素可以忽略不计，在其具体实施中，产物总烃分布是指相同碳数烃的总摩尔数随碳数的变化规律，通常以ASF分布描述。
二、实验结果
1.产物分布
在实验结束后，其产物碳数会在原有的基础上得到增加，且任何一个碳数的a-烯烃峰和正构烷烃峰都呈现出成对局面，从两种物质所处的位置不难看出，烯烃峰要比烷烃峰高一些，直到最后两峰呈现出重合，这一现象也在很大程度上预示着实验产物中的烯烷不会发生大的变化，这在很大程度上与传统的费托合成产物有着较大的差别，除了在色谱峰上存在一定的差异外，其低碳数区烯烃峰比烷烃的大；然而在实际实验中，随着碳数的不断增加，烯烃峰面积逐渐下降，而烷烃的逐渐增加，预示着产物中烯烷比逐渐变小；还可以看出，异构烃和氧化物的色谱峰远远小于正构烃的峰，基本可以忽略。
2.反应条件对产物选择性的影响
首先，溶剂对产物选择性的影响，在整个费托合成产物中，极性溶剂与非极性溶剂之间有着较大的差别，除了其产物分布存在较大的差异外，其产物的性质及使用也存在着一定的不同。在传统的费托合成实验中，其初期反应介质的选取，多以液体石蜡為主，直接对费托合成产物的准确性造成了严重的干扰。基于间歇反应的特殊性，其生成的产物量比较小，再加上实验操作及产物分析两个方面的考虑，操作人员在进行实验时，多以正辛烷为反应介质，以此来替代传统的费托合成介质。
其次，反应温度和CO分压对产物选择性的影响。在费托合成二次反应中，要想从根本上控制实验的反应速率，其核心在于对反应条件进行合理的控制，以此来确保实验结果的准确性。例如，高的CO分压会抑制烯烃的再吸附及其二次反应，高温可以同时提高费托合成初级反应和二次反应的反应速率。
3.工业应用前景
通过上述研究不难发现，在极性溶剂相费托合成实验中，其核心特点在于实验产物中的a-烯烃的含量与碳数之间没有任何直接的联系，因而对各种链长的直链a-烯烃有着极其重要的作用。在传统的实验反应中，要想从根本上发挥出催化剂的使用性能，在实验时，应使其呈现出分散状态，且严格控制催化剂的粒径。结合着极性溶剂相费托合成，催化剂分散在整个溶剂中，能够使生成的烃类产物与溶剂相分离，有效的避免了产物的与催化剂的分离问题。
三、总结
综上所述，在当前工业迅速发展的过程中，通过对极性溶剂相费托合成的产物分析不难看出，通过实验，新生成的烃类产物可以快速离开溶剂和催化剂相，以便在实验的过程中对实验产物进行及时的分离，在优化费托合成反应器的同时，还能在现有的基础上对传统工艺中催化剂与蜡的分离进行完善，在我国社会进步及工作发展中有着极其重要的意义。
参考文献
[1]梁丹，崔世玉，高静，王军华，陈平，侯昭胤.试析极性溶剂相费托合成[J].催化学报，2011，(12) .
[2]李金林，谢卫.极性溶剂相费托合成的产物分布特征分析[J].中南民族大学学报(自然科学版)，2011，(02) .
[3]李金林，刘行宇.高比表面ZrO_2负载的钴基费-托合成催化剂结构和催化性能[J].中南民族大学学报(自然科学版)，2010，(02).
[4]鲁丰乐，张海涛，马向东，应卫勇，房鼎业.钴基催化剂费托合成动力学模型[J].中国科技论文在线，2009，(09).
关键词：极性溶剂 费托合成 产物分布 特征分析
在当前的化学反应中，费托合成作为一种连续反应过程，其反应的产物在不同时期呈现的状态也不同。在整个初级极端，其产物主要以直链的a-烯烃及少量的正构烷烃为主，这些物质能够通过自身的性质，第二次发生加氢或异构化反应，使其在现有的基础上生成对应的烷烃或异构烃，同时在条件允许的状况下，发生加氢裂解反应。在整个反应过程中，要想从根本上控制费托合成的初级反应与二次反应，除了在操作技术上加强要求外，还应结合着目标产物的相关要求，对二次反应进行相应的促进或抑制。在此，本文从以下两个方面出发，针对极性溶剂相费托合成的产物分布特征，做以下简要分析：
一、极性溶剂相费托合成产物实验
1.催化剂还原
实验人员在进行该实验的过程中，所使用的催化剂为铁基催化剂，实验对催化剂的粒径也有严格的要求，其粒径必须小于100um；且在投入使用时，不能直接加入，应先在离线的石英管反应器中还原后，才能转入高压釜中进行费托反应。在当前实验所使用的溶剂中，主要包括PEG、1,4丁二醇、乙二醇和正辛烷，在开始实验前，并没有经过任何特殊处理。
2.实验过程
在实验实施中，实验操作人员可以先使用50g溶剂，将新鲜还原的催化剂转移到100ml不锈钢的高压釜中，在经过相应的时间反应后，将合成气分别经脱硫、脱氧、脱碳、脱水等程序后，将其产物放置到反应釜中，在常压下，使其处于通气状态，通气时间一般控制在3~5min，置换反应器中的空气置换彻底后，将反应器的出口阀门关闭，同时将反应器中的压力升到3.0MPa，对于中间出现的间歇反应，操作人员应及时的关闭进气阀门，升高其温度，同时以800r/min的搅拌速率对反应器中的物质进行搅拌，并在24小时后对其进行下一步观察。
3.物理量定义
在推算CO转化率的过程中，操作人员主要依据其化学反应前后室温下反应器的实际降压程度进行估算的，在整个估算过程中，受外界环境因素的干扰，其估算的转化率在一定程度上存在着不稳定性。本文在进行讨论时，其重点在于转化率的定性，其他客观因素可以忽略不计，在其具体实施中，产物总烃分布是指相同碳数烃的总摩尔数随碳数的变化规律，通常以ASF分布描述。
二、实验结果
1.产物分布
在实验结束后，其产物碳数会在原有的基础上得到增加，且任何一个碳数的a-烯烃峰和正构烷烃峰都呈现出成对局面，从两种物质所处的位置不难看出，烯烃峰要比烷烃峰高一些，直到最后两峰呈现出重合，这一现象也在很大程度上预示着实验产物中的烯烷不会发生大的变化，这在很大程度上与传统的费托合成产物有着较大的差别，除了在色谱峰上存在一定的差异外，其低碳数区烯烃峰比烷烃的大；然而在实际实验中，随着碳数的不断增加，烯烃峰面积逐渐下降，而烷烃的逐渐增加，预示着产物中烯烷比逐渐变小；还可以看出，异构烃和氧化物的色谱峰远远小于正构烃的峰，基本可以忽略。
2.反应条件对产物选择性的影响
首先，溶剂对产物选择性的影响，在整个费托合成产物中，极性溶剂与非极性溶剂之间有着较大的差别，除了其产物分布存在较大的差异外，其产物的性质及使用也存在着一定的不同。在传统的费托合成实验中，其初期反应介质的选取，多以液体石蜡為主，直接对费托合成产物的准确性造成了严重的干扰。基于间歇反应的特殊性，其生成的产物量比较小，再加上实验操作及产物分析两个方面的考虑，操作人员在进行实验时，多以正辛烷为反应介质，以此来替代传统的费托合成介质。
其次，反应温度和CO分压对产物选择性的影响。在费托合成二次反应中，要想从根本上控制实验的反应速率，其核心在于对反应条件进行合理的控制，以此来确保实验结果的准确性。例如，高的CO分压会抑制烯烃的再吸附及其二次反应，高温可以同时提高费托合成初级反应和二次反应的反应速率。
3.工业应用前景
通过上述研究不难发现，在极性溶剂相费托合成实验中，其核心特点在于实验产物中的a-烯烃的含量与碳数之间没有任何直接的联系，因而对各种链长的直链a-烯烃有着极其重要的作用。在传统的实验反应中，要想从根本上发挥出催化剂的使用性能，在实验时，应使其呈现出分散状态，且严格控制催化剂的粒径。结合着极性溶剂相费托合成，催化剂分散在整个溶剂中，能够使生成的烃类产物与溶剂相分离，有效的避免了产物的与催化剂的分离问题。
三、总结
综上所述，在当前工业迅速发展的过程中，通过对极性溶剂相费托合成的产物分析不难看出，通过实验，新生成的烃类产物可以快速离开溶剂和催化剂相，以便在实验的过程中对实验产物进行及时的分离，在优化费托合成反应器的同时，还能在现有的基础上对传统工艺中催化剂与蜡的分离进行完善，在我国社会进步及工作发展中有着极其重要的意义。
参考文献
[1]梁丹，崔世玉，高静，王军华，陈平，侯昭胤.试析极性溶剂相费托合成[J].催化学报，2011，(12) .
[2]李金林，谢卫.极性溶剂相费托合成的产物分布特征分析[J].中南民族大学学报(自然科学版)，2011，(02) .
[3]李金林，刘行宇.高比表面ZrO_2负载的钴基费-托合成催化剂结构和催化性能[J].中南民族大学学报(自然科学版)，2010，(02).
[4]鲁丰乐，张海涛，马向东，应卫勇，房鼎业.钴基催化剂费托合成动力学模型[J].中国科技论文在线，2009，(09).