ФТ-синтезы в газовой фазе на стационарном катализаторе, реализованные в промышленности, различались давлением (атмосферное или среднее), катализаторами (кобальтовые или железные), числом ступеней (одна или несколько), наличием или отсутствием рециркуляции, производительностью по исходному газу, а также применением различных технологических приемов для обеспечения постоянной производительности катализатора в течение длительной эксплуатации (регенерация или экстракция). Сведения об этих процессах приведены в табл. 32.
Первые промышленные установки для ФТ-синтеза на кобальтовых катализаторах при атмосферном давлении были оборудованы пластинчатыми реакторами (см. стр. 311). При часовой нагрузке по исходному газу от 70 до 100 м3 на 1 м3 катализатора степень конверсии смеси СО+Н2 составляла 70—75%, поэтому остаточный газ после охлаждения и отделения конденсируемых углеводородов подавали на вторую ступень, где газ превращался на 70—75%. Некоторые ступени работали без циркуляции. Оста-точный газ второй ступени после конденсации жидких компонентов еще содержал метан и малое количество более высококипя-щих углеводородов, и этот газ могли применять как топливный. Все возрастающее в процессе работы отложение парафина оказывало дезактивирующее влияние на катализатор. Последний мож-
Таблица 32, Условия работы промышленных установок газофазного синтеза Фишера — Тропша в стационарном слое катализатора
| Параметры | Синтез на кобальтовом катализаторе | Синтез на железном катализаторе при среднем давлении | Высокопроизводительный синтез ARGE | |
| атмосферное давление | среднее давление | |||
| Давление, МПа | ≈0,03 (избыточное) | 0,7-1,2 | ≈1,1 | 2,3—2,5 |
| Температура, °С | 180-195 | 180-210 | 190—230 | 220—250 |
| Соотношение Н2: СО в исходном газе | 2 | 2 | 1,25 | 1,3—2 |
| Соотношение циркуляционного и исходного газа | Без рециркуляции | Обычно без рециркуляции | 2,0 | 2,5 |
| Число ступеней | 2 | 3 | 2 | 1—2 |
| Нагрузка по исходному газу, м3/(м3 • ч) | 70—100 | 100-110 | 100-110 | 500—700 |
| Способ теплоотвода | Охлаждаемый водой пластинчатый реактор | Охлаждаемый тор «труба | водой реак-в трубе» | Охлаждаемый водой многотруб-иый реактор |
| Состав катализатора (масс. ч.) | СО (100), MgO (8), ThO2 (5), кизельгур (200) | СО (100), MgO (8), ThO2 (5), кизельгур (200) | Fe(100), Cu (5), К2О (5), SiO2(25) | Fe (100), Cu (5), К2О (5), SiO2(25) |
| Продолжительность работы катализатора, месяцы | 4-6 | 6-7 | 12 | 9—12 |
| Характеристика реактора |
|
|
|
|
| количество катализатора, м3 | 10 | 10 | 10 | 40 |
| число труб | — | 2044 | 2044 | 2 052 |
| высота и диаметр труб, мм | * | 4450 и 10 ** | 4450 и 10 ** | 12 000 и 46** |
| количество катализатора в трубе, л |
| 4,9 | 4,9 | 20 |
| производительность реактора, т продуктов > С2 в сутки | 1,9 | 2,5 | 2,5 | 50 |
* Размеры реактора: ширина 1500 мм, высота 2500 мм, длина 5000 мм.
** Внутренняя труба 21 Х24 мм, наружная труба 44X48 мм.
но было активировать [127] периодической экстракцией получаемыми в самом ФТ-синтезе бензиновой или дизельной фракциями, а также гидрокрекингом парафина. Срок службы катализатора зависел от чистоты синтез-газа и температуры и составлял от 3 до 6 месяцев [147].
Синтез при атмосферном давлении, не удовлетворительный по техническим и экономическим показателям, был значительно усовершенствован в результате перехода на более высокое давление (0,7—1,2 МПа) и применения реакторов типа «труба в трубе». Проведение синтеза при повышенном давлении давало положительный эффект, состоящий в том, что образующиеся жидкие углеводороды с пределами кипения дизельного топлива непрерывно экстрагировали вещества, отлагающиеся на катализаторе, т. е. можно было вести синтез без остановок для регенерации катализатора. Более эффективный отвод выделяющего тепла обеспечивал большую надежность производства, поэтому установки, работающие при среднем давлении, можно было продолжительно эксплуатировать без осложнений. Нагрузка по исходному газу и степень его превращения примерно соответствовали показателям синтеза при атмосферном давлении. Три ступени синтеза при среднем давлении работали последовательно [148].
От подачи синтез-газа за проход (без рециркуляции) перешли к способу с возвращением части остаточного газа (из которого конденсацией выделяли основную часть образовавшихся ФТ-про-дуктов) на рециркуляцию. Преимущество рециркуляции состояло в том, что образовывалось меньше метана, достигался лучший теплоотвод (в результате большей скорости газового потока), повышались степень превращения реагентов и производительность реактора (примерно в 1,5 раза) [128].