Для синтеза полиметиленов гидрированием СО на рутении применяли различные методики. Помимо учета обычных требований к синтезу Фишера — Тропша, которые, в частности, касаются эффективного отвода большого количества тепла при возможно более постоянной температуре, необходимо учитывать образование высокомолекулярных продуктов, протекающее при высоких давлениях, например при 100 МПа. Синтез проводили непрерывно или периодически, в системах с растворителями (или суспензионными средами) либо без них. Вполне приемлемым способом при промышленном осуществлении реакции следует считать непрерывный режим при постоянной экстракции образующихся полиметиленов циркулирующим растворителем.
Первоначально синтез при высоком давлении [4] проводили при 200°С в реакторе со стационарным слоем рутениевого катализатора и без растворителя, причем образующийся парафин накапливали в расплавленном виде в сепараторе (рис. 179). Однако при переходе на более низкие температуры (100—120°С), благоприятные для образования высокомолекулярных продуктов, возникли определенные трудности. С одной стороны, температура плавления большей части образующегося продукта превышает 130 °С (т. е. температуру синтеза), в связи с чем удельное превращение СО снижается, что частично обусловлено блокированием катализатора высокомолекулярными продуктами. С другой стороны, понижение температуры благоприятствует образованию летучих карбонилов рутения, что уменьшает активность катализатора и приводит к отложению коррозионно-активных веществ в дроссельном вентиле.
Большинство опытов по синтезу полиметиленов проведено в автоклавах высокого давления; например, так изучали влияние растворителей и различных способов перемешивания [15, 16]. При работе с водными суспензиями рутениевых катализаторов оказалось возможным в качестве исходного газа применять только оксид углерода, который, реагируя с водой, превращается в парафинов вые углеводороды [10].
Установка непрерывного синтеза с одновременной экстракцией катализатора нонаном изображена на рис. 180 [19]. Рутениевый катализатор, нанесенный на оксид алюминия, располагали в реакторе стационарным слоем. Газообразные продукты проходили через реактор однократно снизу вверх. Остаточный газ выводили из верхней части аппарата с помощью вентиля тонкой регулировки. Свежий экстрагент (растворитель) вводили в нижнюю часть реактора, а выводили снизу (вместе с образовавшимися полиметиленами) и собирали в сепараторе. Из нижней части сепаратора выводили полиметилены. Растворитель через промежуточный сборник возвращали в цикл насосом. По такой схеме вели синтез при 120 °С и 100 МПа в течение 4,5 мес и более без существенного снижения активности катализатора.
Рис. 179. Непрерывная установка синтеза полиметиленов при высоком давлении на стационарном слое рутениевого катализатора в газовой фазе:
1 — реактор; 2—дроссельный вентиль; 3—стадия конденсации и адсорбции; 4—газовый счетчик; 5—сепаратор.
Рис. 180. Непрерывная установка синтеза полиметиленов с циркуляцией растворителя:
1 — реактор; 2—циркуляционный насос; 3—промежуточный сборник; 4—сепаратор.