Чтобы производство химического сырья синтезом Фишера — Тропша было рентабельным, к технологическому способу предъявляют следующие требования:
1) высокий выход продуктов за счет достаточно полного превращения синтез-газа, стоимость которого находится в допустимых пределах;
2) высокая селективность за счет предотвращения образования продукта, который трудно использовать (например, метан), и максимальный выход ценных компонентов;
3) хорошая гибкость в отношении состава исходного угля и синтез-газа;
4) надежность в работе, несложность установки и нежесткие условия эксплуатации.
Всем этим требованиям отвечает способ синтеза в жидкой фазе.
При одноступенчатой работе без циркуляции газа при степени превращения СО более 90% можно.получить 182 г углеводородов С2 и выше на 1 м3 смеси СО + Н2; при работе в две ступени и 95%)-ной степени конверсии можно получить 189 г углеводородов С2 и выше, что составляет 90% от теоретического.
Малый выход метана, зачастую составляющий только 2—7% от суммы получаемых продуктов, обеспечивается низким парциальным давлением водорода и хорошим отводом тепла; столь невысокое образование метана недостижимо при другой технологии синтеза. Содержание в суммарном продукте олефинов, важных Для химической переработки, может составить 85%, а их содержание во фракции С2—С4 доходит до 92%. Большая гибкость способа заключается в том, что он не ограничен применением низких и высоких температур, поэтому можно получать продукты, состав которых соответствует спросу: 80% продуктов может быть получено в виде углеводородов, выкипающих до 190 °С, или в виде парафина с т. кип. выше 320 С. В этих границах набор получаемых продуктов можно регулировать без аппаратурных изменений.
Способ можно приспосабливать к самому благоприятному (по стоимости) составу синтез-газа. Его преимущества приобретают особое значение при работе на газе, обогащенном оксидом углерода, состав которого соответствует стехиометрии синтеза на железных катализаторах. Газы, обогащенные водородом, нужно, как и при других способах, подавать на рециркуляцию, что повышает стоимость производства.
В условиях синтеза в жидкой фазе при температурном градиенте по реактору всего ±1°С обеспечивается предотвращение перегревов. Установка очень простая, так как не требуется рециркуляции при использовании газа, обогащенного СО, а катализаторная суспензия не чувствительна к воздуху и при наполнении и опорожнении реактора ведет себя как жидкость.
Простым является также реактор, изготовляемый из обычной стали и не подверженный эрозионному износу. Для надежного теплоотвода требуется только 45 м2 охлаждающей поверхности на каждые 1000 м3 исходного газа в час. По производительности жидкофазный реактор выгодно конкурирует с реактором синтеза на стационарном катализаторе (конструкции ARGE), но уступает реактору в потоке взвешенного порошкообразного катализатора и современным реакторам со стационарным слоем катализатора. Для экономики, однако, это не имеет значения, так как стоимость реактора составляет только 7% суммарной стоимости установки. Высокая селективность и гибкость жидкофазного синтеза — вот что определяет экономическую эффективность процесса.
Потребность в капиталовложениях для реализации синтеза в жидкой фазе с годовой выработкой 300 тыс. т продуктов составляла в 1957 г. (без энергетического производства) 300 млн. марок, соответственно 1000 марок на 1 т продукта в год. На 1974 г. Оценивают капиталовложения в установку годовой производительностью 1,5 млн. т величиной 1300 марок ФРГ на 1 т продукта в год [267]. Стоимость 1 т продуктов составляет 960 марок, если принимают стоимость 1 т угля за 130 марок. Прибыль при получении продуктов со средними пределами кипения оценивают в 746,8 марок за 1 т, причем фракция С5—С10 оценена только по товарной цене бензина, а не по цене содержащихся в ней олефинов, идущих для нефтехимической переработки.