Синтез Фишера — Тропша

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Синтез Фишера — Тропша

Эта статья или раздел нуждается в переработке.
Пожалуйста, улучшите её в соответствии с правилами написания статей.

Эту статью или раздел следует викифицировать.
Пожалуйста, оформите её согласно общим правилам и указаниям.

[править] История

Впервые синтез углеводородов из смеси СО и Н₂ был осуществлён в начале XX века: Сабатье и Сандеренсом был синтезирован метан, Е.И.Орловым — этилен. В 1923 году немецкими химиками Фишером и Тропшем, сотрудниками фирмы «Рурхеми», была разработана технология синтеза жидких углеводородов из СО и Н₂, который впоследствии был назван их именами. В промышленном масштабе получение углеводородов из синтез-газа было впервые реализовано в Германии в 30-е годы XX века. На основе технологии Фишера-Тропша было налажено производство синтетического бензина (когазин-I, или синтин) с октановым числом 40-55, синтетического высококачественного дизельного топлива (когазин-II) с цетановым числом 75-100 и твёрдого парафина. К 1943 г в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера-Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн.т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла. После войны промышленное производство бензина и дизельного топлива из синтез-газа было практически полностью прекращено. Причиной этого явилось, прежде всего, быстрое освоение нефтяных месторождений на Ближнем Востоке. Однако технологии синтеза моторных топлив, в силу политической изоляции режима апартеида, продолжали развиваться в ЮАР.

[править] Научные основы процесса

Синтез ФТ можно рассматривать как восстановительную олигомеризацию оксида углерода: nCO + (2n+l)H₂ ↔ C_nH_2n+2 + nН₂О (600 ккал/м³) При полном превращении синтез-газа максимальный выход жидких углеводородов составляет 208,5 г из 1 м³ смеси СО+2Н₂, приведенного к нормальным условиям. Побочными реакциями синтеза углеводородов из СО и Н₂ являются:

гидрирование оксида углерода до метана: СО — ЗН₂ ↔ СН₄ + Н₂О
реакция Белла-Будуара (диспропорционирование СО): 2СО ↔ СО₂ + С
равновесие водяного газа: СО + Н₂О ↔ СО₂ + Н₂

Образование углеводородов протекает с учетом следующих термодинамических закономерностей:

Возможно образование из СО и H₂ углеводородов любой молекулярной массы, вида и строения кроме ацетилена.
Вероятность образования углеводородов уменьшается в ряду: метан > другие алканы > алкены. Вероятность образования нормальных алканов уменьшается, а нормальных алкенов повышается с увеличением длины цепи.
Повышение общего давления в системе способствует образованию более тяжелых продуктов, а увеличение парциального давления водорода в синтез-газе благоприятствует образованию алканов.

Следует, однако, отметить, что реальный состав продуктов синтеза углеводородов из СО и Н₂ существенно отличается от равновесного. На распределение продуктов оказывают влияние природа катализатора и условия синтеза.