Фишера-Тропша синтез
ФИШЕРА - ТРОПША СИНТЕЗ,
каталитич. гидрирование оксида углерода с образованием смеси углеводородов;
в зависимости от катализатора и условий, в к-рых осуществляется синтез, процесс
преим. протекает по схеме (1) или (2):
В направлении (1) синтез
идет на никелевых (напр., Ni-Mn-Al2O3 на кизельгуре или
сплав Ni-Si-Mn) либо кобальтовых
катализаторах (напр., Co-ThO2 или Co-ThO2-MgO на кизельгуре)
при 175-215 0C, 0,1-1,5 МПа, объемном соотношении CO/H2
ок. 1/1-1/2. Выход углеводородов в этом случае составляет 100-180 мл на 1 м3
исходной газовой смеси. Пример фракционного состава для Со-катали-затора: фракция
с т. кип. < 150 0C ("бензин") - 20-24%; 150-200 *С-
12-15%; 250-3000C- ок. 25%; парафины 34-42%. В осн. все фракции содержат
алканы с нормальной цепью; "бензиновая" фракция содержит от 8 до
40% оле-финов.
На катализаторах на основе
железа (напр., Fe-ZnO либо Fe-Cu-Mn на доломите или кизельгуре) при 220-250
0C, 0,5-1 МПа и объемном соотношении CO/H2 ок.
2/1 - 1/1 преобладает процесс (2). Выход углеводородов до 160 мл на 1 м3
газовой смеси (в т.ч. бензина и масел ок. 110 мл). В числе жидких продуктов
- значит, кол-ва (до 60%) терминальных олефинов.
Парафины преим. (60-70%)
образуются на рутениевых катализаторах при 180-200 0C и 10-30 МПа.
На оксидах Cr, Mo, Th с добавками K2CO3 при 475-500 0C,
3 МПа и соотношении CO/H2 ок. 1/1 образуются значит, кол-ва
ароматич. соединений. На оксидах Zn, Al или Th при 420-450 0C, 30
МПа и соотношении CO/H2 ок. 1,2/1 осн. продукты -изоалканы
(гл. обо. изобутан и изопентан).
В качестве побочных продуктов
образуются в незначит. кол-вах карбоновые к-ты, спирты, альдегиды.
Механизм Фишера - Тропша синтеза до конца
не выяснен. Наиб. вероятно, что первая стадия - образование комплекса металла
и СО, затем начинается синтез углеводородной цепи, напр.:
В росте цепи могут участвовать
структурные единицы с одним, двумя и большим числом атомов С (образуются, напр.,
в результате деструкции углеводородов с длинной цепью).
В присут. Ce, Cr, Mn, Mo
и нек-рых др. металлов, а также их оксидов при высоких давлениях и т-рах (ок.
15 МПа, 400-450 0C) из СО и H2 образуются гл. обр. кислородсодержащие
соед. (ок. 10% к-т, остальное - спирты, альдегиды, кетоны).
Фишера - Тропша синтез используют в
пром-сти для получения жидких моторных топлив и парафинов (в большинстве стран
синтез считается экономически невыгодным).
Процесс открыт Ф. Фишером
и Г. Тропшем в 1923.
Лит.: Рапопорт И.Б.,
Искусственное жидкое топливо, 2 изд., M., 1955; Эйдус Я.Т., "Успехи химии",
1967, т. 36, в. 5, с. 824-46. Г.И. Дрозд.