การสกัดด้วยของไหลใกล้จุดวิกฤตช่วยเพิ่มการฟื้นตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาในขี้ผึ้ง Fischer-Tropsch

ในกระบวนการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch (F-T) การแยกตัวเร่งและการฟื้นฟู n-alkanes หนัก (F-T wax) เป็นปัญหาเศรษฐกิจที่สําคัญวิธีการประเพณีมักมีปัญหาเกี่ยวกับประสิทธิภาพการแยกการใช้พลังงานและความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ การศึกษาใหม่พิจารณาความเป็นไปได้ทางเทคนิคของเทคโนโลยีการสกัดของเหลวใกล้วิกฤต (NCE) สําหรับการฟื้นฟู n-alkanes หนักจาก F-Tมีศักยภาพในการนําเสนอคําตอบที่ปรับปรุงให้กับการใช้งานในอุตสาหกรรม.

การสังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปช์ เป็นเส้นทางสําคัญในการแปลงแหล่งคาร์บอน เช่น ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ เป็นสารเคมีและเชื้อเพลิงที่มีคุณค่าสูงกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ที่แพร่หลายตั้งแต่โอเลฟินเบาและอัลแคลนถึงปูนหนักn-alkanes น้ําหนัก (C> 20) มีคุณค่าเป็นพิเศษในฐานะวัสดุดิบอุตสาหกรรมสําหรับน้ํามันย่อย, เทียนและการผลิตพอลิมเมอร์

อย่างไรก็ตามในโรงปฏิกิริยาหมากรด สารหนักเหล่านี้จะผสมผสานกันอย่างละเอียดกับอนุภาคกระตุ้นความท้าทายของการแยกองค์ประกอบเหล่านี้ให้มีประสิทธิภาพในขณะที่การฟื้นฟูปูนความบริสุทธิ์สูงในราคาถูกยังคงเป็นปัญหาด้านวิศวกรรมที่ยั่งยืนเทคโนโลยี NCE ด้วยคุณสมบัติของสารละลายที่สามารถปรับปรับได้ อาจทําให้เกิดความก้าวหน้าที่จําเป็น

NCE ใช้ผลประโยชน์จากความหนาแน่นและความแรงในการละลายของของเหลวที่เปลี่ยนแปลงใกล้จุดวิกฤตเพื่อทําให้การสกัดได้การศึกษาใช้โปรแกรม ASPEN PLUS เพื่อจําลองกระบวนการใน 100 สาร (C1-C100)นักวิจัยประเมินสารละลายเบาสี่ชนิด (n-pentane, n-hexane, n-heptane และ n-octane) ทั้งหมดเป็นผลิตภัณฑ์ F-T ของพื้นเมืองด้วยตัวเองความเหมาะสมภายในนี้ชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการรีไซเคิลสารละลายในวงจรปิดในกระบวนการ.

การสืบสวนเน้นการดําเนินงาน 2 ระบบที่แตกต่างกัน

• อัตราส่วนของสารละลาย/ผลิตภัณฑ์สูง (~20:1):ใช้ความหนาแน่นแบบย้อนหลังในอุณหภูมิ โดยที่ของเหลวบางชนิดแสดงความสามารถในการละลายที่ลดลงในอุณหภูมิที่สูงกว่าแนวทางนี้ทําให้ผลิตภัณฑ์มีความบริสุทธิ์สูงกว่า แต่ต้องการปริมาณสารละลายที่สําคัญและความดันสูง.
• อัตราส่วนของสารละลาย/ผลิตภัณฑ์ต่ํา (~3:1):ต้องการอุณหภูมิการสกัดที่สูงขึ้นและอัตราการไหลของสารสกัดที่สูงขึ้น แต่ลดการไหลของระเหยสารละลาย, ความต้องการการแต่งตัว และการใช้พลังงานโดยรวมอย่างสําคัญการปรับแต่งนี้อาจลดต้นทุนโดยการใช้อุปกรณ์ที่เล็กกว่า.

การออกแบบระยะเดียวในตอนแรกไม่สามารถบรรลุความพอเพียงของสารละลายได้ ทําให้จําเป็นต้องเพิ่มปริมาณของสารภายนอกอย่างต่อเนื่องการปรับปรุงการใช้งานของเครื่องปรับปรุงหลายระยะขณะที่ต้องการการลงทุนเริ่มต้นที่ใหญ่กว่า แนวทางนี้สัญญาการประหยัดการดําเนินงานในระยะยาว

NCE แสดงผลประโยชน์ที่น่าเชื่อถือสําหรับการแยกเทียม F-T:

• การคัดเลือกอย่างพิเศษสําหรับ n-alkanes หนัก, ลดการสกัดส่วนขององค์ประกอบเบาให้น้อยที่สุด
• สภาพการทํางานที่ค่อนข้างอ่อนแอ เมื่อเทียบกับวิธีประเพณี
• ความเป็นไปได้ในการรีไซเคิลสารละลายแบบบูรณาการ โดยใช้ผลิตภัณฑ์ F-T ของพื้นเมือง
• การปรับปรุงกระบวนการที่ยืดหยุ่นผ่านการปรับอุณหภูมิ ความดัน และส่วนประกอบของสารละลาย

ยังมีปัญหาหลายอย่าง:

• ข้อมูลเทอร์โมไดนามิกที่ไม่เพียงพอสําหรับการออกแบบกระบวนการที่ดีที่สุด
• การบดกระตุ้นที่อาจเกิด และการปนเปื้อนของอุปกรณ์ในระบบปนปน
• โอกาสในการปรับปรุงประสิทธิภาพการฟื้นฟูสารละลายต่อไป

ผลการจําลองยืนยันความเป็นไปได้ทางเทคนิคที่แข็งแกร่งของ NCE สําหรับการฟื้นฟู n-alkane หนักจาก F-T ผังปฏิกิริยา, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับประสิทธิภาพด้านพลังงานและความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ปริมาตรที่ปรับปรุงและกลยุทธ์หลายขั้นตอนสามารถแก้ปัญหาการใช้สารละลายอย่างไรก็ตาม การใช้ศักยภาพเต็มของ NCE ต้องการฐานข้อมูลเทอร์โมไดนามิคที่พัฒนาขึ้น และแก้ไขทางวิศวกรรมต่ออุปสรรคการนําไปใช้จริง

การวิจัยในอนาคตควรให้ความสําคัญกับการพัฒนารุ่นเทอร์โมไดนัมิกที่แม่นยํามากขึ้น การดําเนินการศึกษาด้านการปรับปรุงกระบวนการอย่างละเอียด และการรับรองผลการค้นพบผ่านการทดลองความก้าวหน้าเหล่านี้สามารถตั้ง NCE เป็น, ทางทางเศรษฐกิจที่เป็นไปได้สําหรับการใช้แหล่งคาร์บอนในอุตสาหกรรม