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Abstract

Studies of the Fischer-Tropsch reaction over a cobalt catalyst under unsteady-state conditions (i.e. both step-change and forced feed composition cycling or feed modulation) have been carried out. Conversions were differential under conditions of atmospheric pressure and 473 K.

The steady-state rate versus feed composition curves for the alkanes were generally skewed towards the rich-hydrogen feed compositions, while the olefins exhibited maximum steady-state rates at the stoichiometric feed reactant ratio. The adsorption of hydrogen in the initiation step or hydrogenation of an unsaturated surface species appeared to be important in determining the alkane formation rates. The appearance of overshoot in the transient responses for some products conforms to the interpretation of a hypothesis of a succession of steady-state rates on the surface. However, a closer examination of overshoot behaviour suggests that there is participation of carbon from within the catalyst bulk. Significant improvements found for the time-average rates of some products were consistent with the results of the step-change experiments.

Des études ont été menées sur la réaction de Fischer—Tropsch sur un catalyseur au cobalt en régime non stationnaire (soit pour une demande échelon, soit pour un cyclage forcé ou une modulation de la composition d'alimentation). Des conversions différentielles ont été obtenues à la pression atmosphérique et à 473 K.

Les vitesses stationnaires en fonction de la composition de l'alimentation pour la production d'alcanes sont généralement biaisées vers les compositions d'alimentation riches en hydrogène tandis que les oléfines présentent des vitesses stationnaires maximales pour la valeur stoechiométrique du rapport des réactifs dans l'alimentation. L'adsorption de l'hydrogène dans l'étape d'initiation ou l'hydrogénation d'une espèce superficielle non saturée s'est avérée déterminante pour les vitesses de formation des alcanes. L'apparition d'un dépassement dans les réponses transitoires pour certains produits est en accord avec l'hypothèse d'une succession de vitesses stationnaires à la surface. Cependant, un examen plus détaillé de ce dépassement suggère une participation possible du carbone issu de la masse du catalyseur. Des améliorations importantes constatées pour les vitesses moyennes dans le temps de quelques produits sont en accord avec les résultats des expériences avec demandes échelons.