Activation studies with an iron fischer-tropsch catalyst in fixed bed and stirred tank slurry reactors

Authors

  • Dragomir B. Bukur,

    Corresponding author
    1. Kinetics, Catalysis and Reaction Engineering Laboratory, Department of Chemical Engineering, Texas A & M University, College Station, TX 77843–3122, USA
    • Kinetics, Catalysis and Reaction Engineering Laboratory, Department of Chemical Engineering, Texas A & M University, College Station, TX 77843–3122, USA
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  • Lech Nowicki,

    1. Kinetics, Catalysis and Reaction Engineering Laboratory, Department of Chemical Engineering, Texas A & M University, College Station, TX 77843–3122, USA
    Current affiliation:
    1. Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wolczanska 175, 90–924 Lodz, Poland
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  • Snehal A. Patel

    1. Kinetics, Catalysis and Reaction Engineering Laboratory, Department of Chemical Engineering, Texas A & M University, College Station, TX 77843–3122, USA
    Current affiliation:
    1. Shell Development Co., P.O. Box 1380, Houston, TX 77251, USA
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Abstract

A precipitated iron catalyst (100 Fe/5 Cu/4.2 K/25 SiO2 on a mass basis) was tested in a fixed bed reactor and a stirred tank slurry reactor under the same process conditions (250°C, 1.48 MPa, 2 L (STP)/gcat · h, H2 : CO = 2:3). Two different pretreatment procedures were employed (hydrogen reduction at 220°C and carbon monoxide activation at 280°C) in each of the two reactor types. In the stirred tank slurry reactor tests the activity (based on an apparent first order reaction rate constant) of the carbon monoxide pretreated catalyst was about 25% higher than that of hydrogen reduced catalyst, due to incomplete reduction of the latter. In all tests the catalyst selectivity changed slowly with time on stream. Hydrocarbon distribution shifted toward lower molar mass products, and secondary reactions (l-olefin hydrogenation, isomerization and readsorption) increased with time. The secondary reactions were the most pronounced on the hydrogen reduced catalyst in the fixed bed reactor.

Abstract

On a testé un catalyseur de fer précipité (100 Fe/5 Cu/4,2 K/25 SiO2 sur une base massique) dans un réacteur à lit fixe et un réacteur de suspensions en cuve agitée dans les měmes conditions de fonctionnement (250°C, 1,48 Mpa, 2 L (STP)/gcat·h, H2 : CO = 2:3). Deux procédures de prétraitement différentes ont été employées (réduction de l'hydrogène à 220°C et activation du monoxyde de carbone à 280°C) dans chacun des réacteurs. Dans le réacteur en cuve agitée, l'activité du catalyseur prétraité du monoxyde de carbone (d'après la constante de la vitesse de réaction apparente du premier ordre) est de 25% supérieure à celle du catalyseur réduit par l'hydrogène, en raison d'une réduction incomplète de ce dernier. Dans tous les essais, la sélectivité du catalyseur se modifie lentement avec la durée d'opération. La distribution des hydrocarbures se décale vers des produits de masse molaire inférieur, et les réactions secondaires (hydrogénation, isomérisation et réadsorption des l-oléfines) augmentent dans le temps. Les réactions secondaires sont plus prononcées sur le catalyseur réduit par l'hydrogène dans le réacteur à lit fixe.

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