Implementierung stöchiometrischer und kinetischer Reaktormodelle für die Fischer-Tropsch-Synthese in Aspen Plus®

Abstract

Synthetische Kraftstoffherstellung mittels XtL-Technologien gewinnt zukünftig an Bedeutung. Diese Arbeit vergleicht die Reaktormodelle RStoic (Stöchiometrieberechnungen), RPlug und RCSTR (Kinetikberechnungen) von Aspen Plus® anhand von Simulationen der Fischer-Tropsch-Synthese. Dabei werden alleinig parallel entstehende n-Alkane an einem Cobalt- bzw. Eisenkatalysator betrachtet. Neben der reinen Anderson-Schulz-Flory-Verteilung (ASF) wurde auch die Doppel-Alpha-Hypothese (non-ASF) implementiert. Die nötigen Einstellungen und Funktionen der Aspen Plus® Oberfläche werden erläutert. Alle Berechnungen beruhen auf veröffentlichten mathematischen Modellen, Kinetikparametern und einer Gesamtkinetik RFT. Die in einem RCSTR nachgebildeten Produktverteilungen am Cobalt korrelieren mit den in der Literatur veröffentlichten Messwerten insbesondere unter Verwendung eines korrigierten Doppel-Alpha-Ansatzes. Anschließend wurden jeweils für den RStoic und RPlug Sensitivitätsanalysen durchgeführt. Im Gegensatz zum RStoic sind zur Prozessoptimierung und ökonomischen Betrachtung die Reaktorblöcke RPlug oder RCSTR vorteilhafter. Der Gesamtkinetik-Ansatz selbst zeigt keinen Einfluss auf die Produktverteilung, womit zur Prozessauswahl und -konzipierung ein RStoic genügt.