Нежелательными реакциями следует считать гидрирование СО в метан, разложение СО и окисление металла водой или диоксидом углерода.

Метан образуется в присутствии кобальтовых и никелевых ка­тализаторов:

Стехиометрический выход 178,6 г СН₄ на 1 м³ смеси СО +  Н₂. Вода, образующаяся при этом, конвертируется затем (особенно на железных катализаторах) в присутствии СО в смесь СО₂ + Н₂, по­этому суммарная реакция образования метана иная;

Стехиометрический выход 178,6 г СН₄ на 1 м³ смеси СО + Н₂. При температурах выше 300 °С метан образуется также при гидрирова­нии СО₂ по суммарному уравнению:

Стехиометрический выход 142,9 кг СН₄ на 1 м³ смеси СО₂+Н₂. Процесс синтеза осложняется образованием углерода по реакции Будуара:

ФТ-синтез может быть направлен в сторону преимущественного образования спиртов или альдегидов, которые при синтезе углево­дородов образуются как побочные продукты. Основные уравнения в случае спиртов следующие

Уравнения для других продуктов, образующихся в небольшом ко­личестве (кетоны, карбоновые кислоты, эфиры), здесь опущены. На основании стехиометрических суммарных уравнений можно рассчитать теоретические выходы отдельных продуктов. Оптималь­ные выходы могут быть достигнуты лишь тогда, когда реагенты применяют в тех же соотношениях, в каких они расходуются по сте­хиометрии синтеза. Мольное соотношение СО : Н₂ в синтез-газе яв­ляется заданной величиной, а расходное соотношение должно соот­ветствовать мольному. Например, для реакции (3) заданное соот­ношение СО : Н₂ равно 2:1; в продукты (—СН₂—, СО₂) входят компоненты в следующем соотношении: 2С, 20 и 1Н₂, т. е. соот­ношение СО : Н₂ в этом случае также 2:1. Если принять, что обра­зование углеводородов протекает поровну по уравнениям (23) и (24), получится следующее суммарное уравнение:

В связи с этим заданное соотношение СО : Н₂ в синтез-газе состав­ляет 1 : 1 и расходное соотношение в этом случае также равно 1 : 1. На 3 моль расходуемой смеси СО + Н₂ образуется в данном случае 1 моль [—СН₂—]_n, т. е. выход углеводородов (А в г на 1 м³ синтез-газа) составляет:

Каждое отклонение заданного соотношения от расходного приво­дит к снижению выхода. Если принять, что образование углеводо-

Таблица 28. Теоретический выход углеводородов в ФТ-сиитезе при разных расходных и заданных соотношениях СО: Н₂ в синтез-газе 
 

родов протекает в первой стадии по уравнению (1), а во второй стадии по уравнению (2) и что СО₂ не реагирует с находящимся в избытке Н_2, получается следующее суммарное уравнение:

Если принять, что заданное соотношение СО: Н₂ составляет 1 : 1, а расходное соотношение равно 2:1, то выход углеводородов со­ставит:

В табл. 28 приводятся теоретические выходы углеводородов, в том  числе  при  переработке синтез-газа  неоптимального состава.

С помощью приведенных стехиометрических суммарных уравне­ний и при знании контракции, наблюдаемой при синтезе, можно определить [97] с достаточной точностью выход углеводородов на основании анализов исходного и конечного газов.