Фишера — Тропша синтез
ФИШЕРА — ТРОПША СИНТЕЗ
каталитич. гидрирование оксида углерода с образованием смеси углеводородов; в зависимости от катализатора и условий, в которых 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 °C, 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 °C ("бензин") — 20–24%; 150–200 *С- 12–15%; 250–300 °C — ок. 25%; парафины 34–42%. В осн. все фракции содержат алканы с нормальной цепью; "бензиновая" фракция содержит от 8 до 40% олефинов.
На катализаторах на основе железа (напр., Fe-ZnO либо Fe-Cu-Mn на доломите или кизельгуре) при 220–250 °C, 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, количества (до 60%) терминальных олефинов.
Парафины преим. (60–70%) образуются на рутениевых катализаторах при 180–200 °C и 10–30 МПа. На оксидах Cr, Mo, Th с добавками K2CO3 при 475–500 °C, 3 МПа и соотношении CO/H2 ок. 1/1 образуются значит, количества ароматич. соединений. На оксидах Zn, Al или Th при 420–450 °C, 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. количествах карбоновые кислоты, спирты, альдегиды.
Механизм Ф.-Т.с. до конца не выяснен. Наиб. вероятно, что первая стадия — образование комплекса металла и CO, 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 некоторых др. металлов, а также их оксидов при высоких давлениях и температурах (ок. 15 МПа, 400–450 °C) из CO и H2 образуются гл. обр. кислородсодержащие соед. (ок. 10% кислот, остальное — спирты, альдегиды, кетоны).
Ф. — T. с. используют в промышленности 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., М., 1955; Эйдус Я.Т., "Успехи химии", 1967, т. 36, в. 5, с. 824–46.
Г. И. Дрозд
