Синтез Фишера—Тропша

Технологические требования к синтезу Фишера — Тропша

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.