7 Синтезы на основе со и н2.

Синтезы на основе оксидов углерода и водорода дают возможность на основе простейших газов (СО, СО₂ и Н₂) получать широкую гамму продуктов: углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, сложные эфиры, альдегиды, кетоны. Потребность народного хозяйства в этих продуктах исчисляется сотнями тысяч и миллионами тонн в год. В связи с ограниченностью мировых запасов нефти эти синтезы в последние годы приобретают все более важное значение.

В настоящее время химия и технология процессов на основе оксидов углерода и водорода развиваются по двум основным направлениям:

1) создание новых, высокоселективных и активных катализаторов для синтеза индивидуальных химических соединений и высококачественных моторных топлив;

2) совершенствование технологии превращения оксидов углерода и водорода на уже созданных катализаторах.

Основными промышленными процессами, в которых используется синтез-газ как исходное сырье, являются производства метанола, высших углеводородов, аммиака и высших спиртов методом оксосинтеза. В настоящее время стремятся в проектах предусматривать на одном предприятии комплексную переработку синтез-газа с получением не только жидкого топлива, но и сжиженного газа, непредельных углеводородов, кислородсодержащих соединений и твердых парафинов. Направление синтеза и выход желаемых продуктов определяются экономическими факторами, подбором катализаторов, составом синтез-газа и выбором рабочих условий. В табл. 7.1 приведена краткая характеристика некоторых процессов переработки синтез-газа в химические продукты.

Таблица 7.1. Синтезы на основе окиси углерода и водорода

Процесс	Катализатор	Промотор	Темпера- тура, 0С	Давление, МПа	Продукт
Синтез метана Синтез высших уг-леводородов Синтез высших уг-леводородов и кис-лородсодержащих соединений Синтез парафинов Изосинтез Синтез метанола Синтез высших спиртов	Ni Co, Ni Fe Co ThO2, ZrO2, Al2O3 ZnO, Cr2O3, CuO Fe, Fe-Cr, Zn-Cr	ThO2, MgO ThO2, ZrO2, MgO Cu, NaOH, Al2O3, SiO2 TiO2, ZrO2, ThO2, MgO K2CO3 - Al2O3, NaOH	250-500 150-200 200-230 190-200 400-450 200-400 180-220 390-490	0,1 0,1-1 0,1-3 1 10 5-30 1-3 15-25	Метан Смесь парафинов и олефинов С1-С100 Парафины и олефины в смеси с кислородсодержащими продуктами Преимущественно твердые парафины с т. пл. 70-100 0С Парафины, олефины преимущественно изостроения, ароматические углеводороды Метанол Метанол и высшие спирты

Синтез углеводородов

В середине прошлого века исследованиями было положено начало промышленного использования СО. В 1902 г. впервые был синтезирован метан из СО и Н₂.

В 1913 г. на Баденской анилиновой фабрике (Германия) была осуществлена реакция оксида углерода с водородом в присутствии оксидов кобальта и осмия, активированных щелочью. В 1923 г. Ф. Фишер и Г. Тропш установили, что эту реакцию катализируют также стальные стружки, пропитанные щелочью. В 1934 г. была построена первая опытная установка производительностью по углеводородам 1000 т в год, но промышленное производство углеводородов из СО и Н₂ началось лишь в 1938 г.

В конце 40-х - начале 50-х годов в связи с бурным развитием нефтедобычи интерес к синтезу углеводородов из СО и Н₂, как к способу получения моторных топлив, резко упал. По существу, единственно применяемым оставался процесс, введенный в эксплуатацию в 1956 г. в Сасолбург (ЮАР). Он включает разделение воздуха, газификацию бурого угля с получением смеси СО+Н₂, очистку синтез-газа и его подачу под давлением в реактор со стационарным или псевдоожиженным слоем катализатора. В 1981 г. осуществлен пуск модернизированного производства с годовой мощностью более 2 млн. т валового продукта.

В начале 70-х годов с началом топливно-энергетического кризиса и в связи с проблемами сырья для химической и нефтехимической промышленности в ряде стран вновь начали проводить интенсивные исследования синтеза Фишера-Тропша. Основной задачей этих исследований является разработка более высокопроизводительных катализаторов, дающих высокий выход углеводородов изо-строения и углеводородов с температурой плавления 75-80°С - церезинов. Особое место занимает разработка катализаторов для синтеза олефинов.