катализаторы синтеза на основе CO и H2
катализаторы синтеза на основе CO и H2
КАТАЛИЗАТОРЫ СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ CO И H2
применяются для получения из смеси CO и H2 углеводородов и орг. соед., содержащих функц. группы. Для синтеза углеводородов используют гл. обр. никелевые, кобальтовые и железные катализаторы. Те из них, в которых активным началом является Ni0 применяют в производстве метана из CO и H2, содержащихся в газах синтеза NH3, металлургич. и разл. хим. производств. Получают их осаждением из растворов солей Ni на носитель (Al2O3, алюминат К, SiO2 или др.) с послед. прокаливанием и восстановлением H2, а также сплавлением, спечением или напылением металла. Катализаторы активны при атм. давлении и 200–300 °C. Для синтеза жидких и твердых углеводородов используют в осн. кобальтовые и железные катализаторы. Первые получают осаждением Со на носитель из растворов Co(NO3)2 под действием соды или пропиткой носителя тем же раствором с послед. сушкой (100 °C) и восстановлением H2 при 350–400 °C. Активный катализатор содержит 30–33% Со. Носители — синтетич. алюмосиликаты, кизельгур, цеолиты и цеолитсодержащие композиции. Введение в состав катализатора ZrO2 или TiO2 повышает выход высших парафиновых углеводородов. Синтез бензина и дизельного топлива в промышленности осуществляют из CO и H2 (получают из прир. газа или угля) с использованием катализатора, содержащего 33% Со (восстановлен до Со0 на 50–55%), 3,3% MgO, 3,3% ZrO2, 60,4% аморфного алюмосиликата или кизельгура. Реакцию осуществляют при 170–200 °C и давлении 0,1–1 МПа (см. Фишера — Тропша синтез). Железные катализаторы м. б. осажденными и плавлеными. Первые получают обработкой раствора Fe(NO3)3 [с небольшим количеством Cu(NO3)2] содой с послед. смешением с жидким стеклом и восстановлением водородом при 230 °C. Полученный катализатор содержит ок. 74% Fe (в т. ч. 20–30% Fe0, 45–50% Fe2+ и 30–35% Fe3+), 18% SiO2, 4% K2O и 4% металлич. Cu. Синтез углеводородов проводят с использованием стационарного слоя катализатора при 220–250 °C и давлении 2,5 МПа. При атм. давлении идет преимуществ. образование смеси олефинов C2-C4 и CH4. Плавленые железные катализаторы получают плавлением прир. руды или окалины проката с послед. промотированием (напр., MgO, CoO, TiO2) и восстановлением водородом в псевдоожиженном слое при 400 °C. Синтез углеводородов осуществляют в реакторах со взвешенным слоем порошкообразного катализатора при 200–280 °C и давлении 2–2,5 МПа. Для синтеза алканов C1-C4 активен также Rh(CO)12-AlCl3-Al, работающий при 150–170 °C и атм. давлении. Среди катализаторов синтеза спиртов и др. орг. соед., содержащих функц. группы, наиб. распространены оксидные катализаторы, содержащие оксиды Zn и Cr или Cu, Zn и Cr (см., напр., бутиловые спирты, метиловый спирт). Для синтеза т. наз. изобутилового масла в промышленности применяют смесь ZnO и Cr2O3 в соотношении 1:1, промотированную K2O (1% по массе) на графите. Образующийся продукт содержит 50–55% CH3OH, 10–13% изобутанола, по 1–3% пропанола, олефинов, кетонов и высших спиртов, 22–26% H2O. Для синтеза спиртов, гликолей, альдегидов, карбоновых кислот и их ангидридов используют также комплексные соед. металлов VIII гр., напр. Rh, Ru, Pd, Os, с добавлением сокатализаторов (галогеноводородов, алкилгалогенидов) и фосфинов (см. гидроформилирование, металлокомплексный катализ).
Лит.: Сторч Г., Голамбик Н., Андерсон Р., Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода, пер. с англ., М., 1954: Химические вещества из угля, под ред. Ю. Фальбе, пер. с нем., М., 1980; Лапидус А. Л., Савельев М. М., "Хим. промышленность", 1985. № 5, с. 11–16.
А. Л. Лапидус
