Ниже сопоставлены важнейшие конструкции реакторов для ФТ-синтеза на стационарном катализаторе в газовой фазе.
Первые производственные агрегаты, пущенные в 1936 г., были оборудованы пластинчатыми реакторами [127]. Корпус реактора имел форму квадратной коробки и был выполнен из листовой стали. Изготовление корпуса не представляло трудностей, так как синтез осуществляли при атмосферном давлении. Значительно более сложной была внутренняя конструкция реактора (рис. 128): реакционный объем заполнен пакетом пластин (стальные листы толщиной 2 мм), расположенных вертикально и параллельно друг другу на расстоянии 7 мм. С помощью этих пластин выделяющееся тепло передавалось многочисленным горизонтальным трубам, по которым циркулировала охлаждающая вода под давлением. Пластинчатый реактор высотой 2,5 м, шириной 1,5 м и длиной 5 м вмещал 10 м3 катализатора, в виде мелких гранул, размещенных в пространстве между вертикальными пластинами.
Пластинчатые реакторы имели существенные недостатки, которые особенно сказались в производственных условиях. Для равномерного заполнения катализатором узкого пространства между
Рис. 128. Пластинчатый реактор [127].
Рис. 129. Отдельный элемент реактора «труба в трубе» [128]:
1 — фиксаторы; 2—кольцевое пространство для катализатора; 3—зона циркуляция охлаждающей воды.
пластинами и тем более для удаления использованного катализатора, слипавшегося в результате отложения на нем углерода и высококипящих продуктов, требовались очень большие затраты. Несмотря на относительно небольшое расстояние между пластинами, теплообмен был недостаточным из-за низкой скорости реагентов (подача свежего газа 800—1100 м3 на 10 м3 катализатора), так что возникали местные перегревы, приводящие к дезактивированию катализатора из-за его закоксовывания и разрушения. Поверхность охлаждения у пластинчатых реакторов была относительно большой (4000 м2 на 1000 м3 смеси СО + Н2), но ключевой проблемой для этой конструкции оставался теплоотвод, который ограничивал производительность аппарата.
Значительно более эффективный теплоотвод был достигнут в реакторе типа «труба в трубе» [128]. Катализатор размещали в кольцевом пространстве, образованном двумя концентрически расположенными трубами (диаметр 21 X 24 и 44 X 48 мм, длина 4,5 м). Отвод тепла осуществляли водой под давлением (рис. 129). Таким образом была обеспечена значительно лучшая теплопередача по сравнению с пластинчатыми реакторами.
Промышленные реакторы, изготовленные на давление ≈1,2 МПа (температура рубашки до 220°С), состояли из 2044 элементов «труба в трубе» с общим объемом катализатора 10 м3. На 1000 м3 превращенной смеси СО + Н2 имелась охлаждающая поверхность 3500 м2, т. е. несколько меньше, чем в пластинчатых реакторах (4000 м2 на это же количество газа). Все же это устройстве позволило почти полностью исключить местные перегревы, характерные для пластинчатых реакторов. В реакторах, построенных по этому принципу, синтез при среднем давлении проводили как на| кобальтовых, так и на железных катализаторах.
Реконструированная и в 1952 г. снова введенная в эксплуатацию установка двух фирм Krupp — Kohlechemie для получения твердого парафина (ФТ-синтез при среднем давлении на железны) катализаторах) была оборудована главным образом реакторами типа «труба в трубе». Также в 1952 г. начала работать установка фирмы Kullmann, уже продемонстрировавшая признаки только разрабатывавшегося в то время высокопроизводительного синтеза. Установку, работающую по этому принципу, начала строить с[ 1954 г. фирма Sasol (в Южной Африке). Это был шаг вперед по сравнению с реакторами типа-«труба в трубе».