مطالعه سینتیک سنتز فیشر- تروپش بر روی کاتالیزورهای دو فلزی آهن منگنز تهیه شده به روش همجوشی در حضور ساپورت لانتانیوم

سنتز فیشر- ترپش یک تکنولوژی مهم در تولید سوخت های مایع، از گاز سنتز به دست آمده از زغال سنگ، و گاز طبیعی است. در فرایند فیشر تروپش کاتالیزورهای با کارایی بالا، نقش اساسی در کاربردهای صنعتی دارند. در میان کاتالیزورهای منتخب برای سنتز فیشر- تروپش کاتالیزور آهن- منگنز به دلیل گزینش پذیری زیاد نسبت به اولفین ها، وپایداری بسیار خوب، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این مطالعه کاتالیزور آهن منگنز به روش همجوشی ساخته شد، و آزمایشات شناسایی از قبیل پراش پرتو ایکس، تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی پویشی و تعین مساحت سطح فعال ویژه، روی کاتالیزور کلسینه شده انجام شد. همچنین عملکرد کاتالیزور برای سنتز فیشر- تروپش، و توزیع محصولات تحت شرایط مختلف واکنش مورد برررسی قرار گرفت. مطالعه ی جزئیات سینتیکی سنتز فیشر تروپش روی کاتالیزور آهن منگنز در یک میکرو راکتور بستر ثابت تحت شرایط دمای بالا انجام شد. سایر شرایط آزمایش عبارتند از دما بین 573 تا 603 کلوین، فشار بین 1 تا 15 بار، نسبت هیدروژن به منواکسیدکربن در خوراک بین1 تا 3، و سرعت فضایی گاز سنتز 4500 بر ساعت. با تغیر سرعت فضایی گاز سنتز، و تغیر اندازه ی دانه های کاتالیزور محدودیت های ناشی از انتقال جرم کاهش یافت. چندین عبارت سرعت از نوع لانگمویر- هنشلوود– هوگن- واتسون برای واکنش به دست آمد. بر اساس مجموعه ی مفصلی از مکانیسم های ممکن برای واکنش، تشکیل هیدروکربن ها بر اساس مکانیسم کاربید و واکنش جابجایی گاز- آب بر اساس مکانیسم فرمات پیش بینی شد. همخوانی چهار مدل برای عبارت سرعت واکنش فیشر- تروپش، و دو مدل برای عبارت سرعت واکنش جابجایی گاز آب، با سرعت های به دست آمده از آزمایشات، مورد بررسی قرار گرفت. مدل منتخب با استفاده از نرم افزار پلی مث با الگوریتم لوونبرگ- مارکوات و آزمون های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. انرژی فعالسازی برای واکنش فیشر تروپش 07/98 و برای واکنش جابجایی گاز-آب 42/70 کیلو ژول بر مول به دست آمد همچنین گرمای جذب سطحی برای منواکسیدکربن 63/37- و برای آب 92/12- کیلو ژول بر مول به دست آمد. مقدار زیاد انرژی فعال سازی به دست آمده برای واکنش فیشر- تروپش نشان دهنده ی این بود که محدودیت های انتقال جرم بین دانه ای ناچیز هستند.