Процесс на стационарном катализаторе со съемом тепла в реакторе является самым старым способом синтеза Фишера — Тропша. По этому способу работали все заводы, созданные до конца II мировой войны, а также все модифицированные в послевоенное время промышленные установки в Западной Европе. Этот способ использован также при разработке высокопроизводительного синтеза на железном катализаторе для завода в Сасолбурге (ЮАР). Это предприятие является до настоящего времени единственным, производящим наряду с моторным топливом и ценные химические продукты. Возможности варьирования состава продуктов в зависимости от природы катализатора и рабочих условий описаны в главе, посвященной синтезу Фишера — Тропша.
В табл. 67 представлен выход технически важных фракций при жидкофазном процессе по методу Rheinpreuβen — Koppers для трех различных вариантов синтеза, различающихся преимущественным интервалом выкипания продуктов (низкий, средний, высокий). Выход кислородсодержащих соединений незначителен.
Таблица 67. Выход продуктов при жидкофазном ФТ-синтезе
н— преимущественный интервал выкипания низкий, с —средний, в —высокий
Продукты | Выход, г на 1 м3 смеси СО + Н2 | Доля от углеводородов С3 и выше, % | ||||
н | с | в | н | с | в | |
Углеводороды |
|
|
|
|
|
|
С,-С, | 12 | (3) | (1) | 7,2 | (1,7) | (0,5) |
С3-С4 | 30 | 12 | 4 | 18,1 | 6,8 | 2,2 |
С5 - 190 °С | 113 | 70 | 13 | 68,1 | 40,0 | 7,1 |
когазин (190-310°С) | 18 | 45 | 15 | 10,8 | 25,7 | 8,2 |
парафин |
|
|
|
|
|
|
мягкий (310—450 °С) | 4 | 32 | 60 | 2,4 | 18,3 | 33,0 |
твердый (> 450 °С) | 1 | 16 | 90 | 0,6 | 9,2 | 49,5 |
итого углеводородов С3 и выше | 166 | 175 | 182 | 100 | 100 | 100 |
Кислородсодержащие продукты | 3 | (2) | (1) | 1,8 | (1,1) | (0,5) |
Фракцию углеводородов, ныне представляющую преимущественный интерес, тогда сжигали вместе с другими компонентами остаточного газа, поэтому она анализом не охвачена. В табл. 68 приведен выход продуктов на установке проектной мощностью по первичным продуктам С3 и выше 1,5 млн. т в год. При непосредственной химической переработке части первичных продуктов, например за счет превращения когазина в поверхностно-активные вещества, удалось бы значительно повысить производственный потенциал такой установки.
Чтобы судить о пригодности синтеза Фишера — Тропша для массового получения олефинов С2—C4, приходится исходить пока из гипотетических предположений о потенциально возможных выходах данной фракции.
Таблица 68. Выработка продуктов на установке жндкофазного ФТ-сннтеза годовой мощностью 1,5 млн. т углеводородов С3 и выше с преимущественным выпуском бензина
н — преимущественный предел выкипания низкий, с—средний, в—высокий
Продукты | т/ч | тыс. т/год | ||||
н | с | в | н | с | в | |
Углеводороды |
|
|
|
|
|
|
С,-С, | 13,5 | (3,4) | (1,1) | 108 | (27) | (9) |
С3-С4 | 33,9 | 13,5 | 4,5 | 271 | 108 | 36 |
С5 — 190 °С | 127,6 | 79,0 | 14,7 | 1021 | 632 | 118 |
когазин (190—310 °С) | 20,4 | 50,8 | 16,9 | 163 | 406 | 135 |
парафин мягкий (310-450 °С) | 4,5 | 36,1 | 67,8 | 36 | 289 | 542 |
твердый (> 450 °С) | 1,1 | 18,1 | 101,7 | 9 | 145 | 814 |
итого углеводородов С3 и выше | 187,5 | 197,5 | 205,6 | 1500 | 1580 | 1645 |
Кислородсодержащие продукты | 3,4 | (2,2) | (1,1) | 27 | (18) | (9) |
Рис. 198. Динамика и структура потребления олефинов в Западной Европе:
1 — потребность в сырье (прямогонный бензин); 2—бутадиен; 3—пропилен; 4—этилен.
Приняв (достаточно произвольно) возможный выход этилена и пропилена 50%, получаем необходимый расход каменного угля 4,2 т на 1 т полезно используемых первичных ФТ-продуктов или 8,4 т угля на 1 т олефинов С2—С3. Прогнозы, составленные еще до энергетического кризиса [11], показывали, что в Западной Европе в 1975 г. должно быть истрачено около 18,4 млн. т важнейших олефинов и бутадиена, 11,3 млн. т этилена, 5,9 млн. т пропилена и 1,2 млн. т бутадиена (рис. 198).
Несмотря на возможное замедление роста их выпуска, в дальнейшем можно с большой вероятностью рассчитывать на подобные масштабы потребления. Принимая суммарный выход этих продуктов при пиролизе прямогонного бензина в трубчатых печах равным 42%, можно оценить расход сырья в 44 млн. т. При указанных выше удельных расходах каменного угля использование синтеза Фишера — Тропша для получения тех же продуктов потребовало бы 150 млн. т каменного угля. В случае принятого 50%-ного выхода низших олефинов, вообще говоря, получались бы другие углеводороды и кислородсодержащие соединения, рациональность химической переработки которых в таких количествах была бы проблематичной. Повышение селективности по фракции С2—С4 и, следовательно, сдвиг выхода продуктов в соответствии с потребностями современной нефтехимии, является важнейшим требованием к процессу, а для дальнейшего потребления угля имеет исключительное значение.
Если предполагаемую ориентацию синтеза Фишера — Тропша на непосредственное получение низших олефинов осуществить не удастся, придется подвергать первичные ФТ-продукты пиролизу в обычных трубчатых печах, для чего необходимо предварительно гидрировать олефины, содержащиеся в продуктах, и удельный расход угля возрастает с 8,4 до, по крайней мере, 12 т на 1 т олефинов С2-С3.