главная > справочник > химическая энциклопедия:

Фишера - Тропша синтез

Фишера - Тропша синтез, каталитическое 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 (например, 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-катализатора: 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, количества (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, количества 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. количествах карбоновые кислоты, спирты, альдегиды.

Механизм синтеза Фишера-Тропша до конца не выяснен. Наиболее вероятно, что первая стадия - образование комплекса металла и СО, затем начинается синтез углеводородной цепи, например:

В росте цепи могут участвовать структурные единицы с одним, двумя и большим числом атомов С (образуются, например, 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 ⁰C) из СО и H₂ образуются главным образом кислородсодержащие соед. (ок. 10% кислот, остальное - спирты, альдегиды, кетоны).

Синтез Фишера-Тропша 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., M., 1955; Эйдус Я.Т., "Успехи химии", 1967, т. 36, в. 5, с. 824-46. © Г.И. Дрозд.