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Keywords:

  • carbon monoxide hydrogenation;
  • cobalt catalyst;
  • tube-wall reactor modeling

Abstract

A mathematical model was developed to predict the performance of Fischer-Tropsch Synthesis over cobalt catalyst in a tube-wall reactor. Comparison was made between model predictions and previous experimental results (part 1 of this paper) for pressures 0.35-1.03 MPa, temperatures 250−275°C, and exposure velocities 139-722 μ/s. The agreement was good. The model predicts an increase in methanation activity with temperature. Carbon monoxide and hydrogen conversions, and water and carbon dioxide concentrations increase along the reactor axis. With an increase in exposure velocity, hydrocarbons and carbon dioxide production increase, but water production decreases. However, the water-gas shift activity increases continuously along the reactor axis. The model is based on two-dimensional transport equations, and employs the orthogonal collocation method in its numerical predictions.

On a mis au point un modèle mathématique afin de prédire la performance de la synthèse de Fischer-Tropsch sur un catalyseur de cobalt dans un réacteur tubulaire. On a comparé les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux antérieurs (partie I du présent article) pour des pressions de 0,35 à 1,03 MPa, des températures de 250 à 275°C et des vitesses d'exposition de 139 à 722 μm/s. Un bon accord a été trouvé. Le modèle prédit une augmentation de l'activité de méthanation avec la température. Les conversions du monoxyde de carbone et de l'hydrogène augmentent le long de l'axe du réacteur tout comme les concentrations en monoxyde de carbone. Avec l'augmentation de la vitesse d'exposition, la production d'hydrogène et de dioxyde de carbone augmente, mais il y a une diminution de la production d'eau. Cependant, l'activité de changement eau-gaz augmente de façon continue le long de l'axe du réacteur. Le modèle est basé sur les équations de transport bidimensionnelles et utilise la méthode de collocation orthogonale pour les prédictions numériques.