Синтез Фишера—Тропша

Возможности и перспективы синтеза

Основная причина производства углеводородов из угля синтезом Фишера — Тропша — быстро растущая потребность в моторных топливах   в   связи   с  увеличивающейся   моторизацией   хозяйства.

Технология на немецких заводах ФТ-синтеза до и во время II мировой войны была ориентирована главным образом на полу­чение автомобильного бензина и дизельного топлива. Небольшая потребность в моторных топливах, возникшая сразу после войны, подорожание угля и появление на рынке доступных по стоимости нефтепродуктов обусловливали неэкономичность производства мо­торных топлив синтезом Фишера—Тропша; кроме того, этот син­тез не был настолько гибким и селективным, чтобы его дальнейшее применение в Германии для производства химического сырья было возможно и целесообразно. Однако пример высокопроизводитель­ного синтеза ARGE, реализованного фирмой Sasol, доказывает, что при ограниченных возможностях этот синтез вполне может быть экономически обоснованным (при условии низкой стоимости угля) для совместного производства моторных топлив и химического сырья из угля.

Расчеты и оценки, проведенные еще до энергетического кризи­са 1973 г., привели к заключению, что в ФРГ полная замена нефти углеводородами, получаемыми синтезом Фишера — Тропша и гид­рогенизацией отечественных углей, не будет экономичной в течение еще многих лет. Значительно более благоприятные перспективы появились бы в том случае, если бы удалось ограничить фракцион­ный состав продуктов ФТ-синтеза в большей степени, чем это до­стигнуто до сих пор, так чтобы можно было получать только очень Ценные продукты. Прежде всего имеется потребность в следующих углеводородах, являющих­ся сырьем для химической переработки:

1) газообразные олефины C2 — С4 для полимеризации и син­тезов;

2)    олефины С5С11 для переработки в спирты-пластифика­торы;

3)   углеводороды С9 —С18 для производства синтетических мою­щих средств.

Для химической промышленности особенно важно получение газообразных олефинов, так как это уменьшило бы зависимость органического синтеза от поставок нефтяного бензина, стоимость которого в дальнейшем, вероятно, еще больше возрастет.

Известные и опробованные в промышленности способы ФТ-синтеза позволяют получать относительно широкий (по числу угле­родных атомов) набор продуктов с различным содержанием оле­финов в отдельных фракциях углеводородов. Поэтому важнейшая задача исследовательских работ — повышение селективности путем узкого ограничения синтезируемых углеводородов по числу ато­мов С. Разработка селективных катализаторов должна при этом явиться первым шагом. С производственно-технологической точки зрения, ставится задача проводить синтез в масштабах, требуемых в настоящее время для рентабельного производства, причем при условии повышения удельной производительности катализаторов и реакторов.

Прямоцепочечное строение углеводородов, преимущественное образование а-олефинов, отсутствие сернистых соединений и дру­гих примесей, затрудняющих дальнейшую переработку, говорят о применимости первичных продуктов ФТ-синтеза в ряде важных химических производств. Часть продуктов, вырабатываемых из­вестными способами Фишера — Тропша, можно без затруднений подвергать дальнейшей переработке, например в оксосинтезе, для производства синтетических моющих средств, производных жирных кислот, смазочных материалов (см., например, гл. 12). Правда, оценка расходов, основанная на стоимости европейского угля и су­ществующей в настоящее время технологии, позволяет считать, что на ближайшее будущее в ФРГ синтез Фишера — Тропша останется нерентабельным [170].

Другое положение складывается в странах, располагающих дешевым углем, например в РФ, США, Австралии, Южно-Афри­канской Республике. В этих странах при существующем уровне технически уже обозначаются возможности для экономически эф­фективного производства химического сырья синтезом Фишера — Тропша.

Применительно к европейским условиям можно сформулиро­вать две разные задачи (и одновременно возможности) для буду­щих разработок. Одна из них — усовершенствование известных спо­собов ФТ-синтеза с целью сузить фракционный состав получаемых продуктов и при этом достигнуть определенной селективности, что­бы можно было получать фракции, обогащенные желаемыми про­дуктами, с высокой селективностью и без промежуточных дополни­тельных производств. Вторая возможность состоит в создании но­вого, поколения процессов ФТ-синтеза. В этом плане следовало бы рассмотреть комбинирование катализаторов и способов, позволив­шее бы непосредственно вырабатывать с высоким выходом олефи­ны С2 — С4 и ограничивающее образование более высококипящих углеводородов, чтобы получать из угля углеводороды, имеющие наибольшее значение. Для решения первой задачи можно обра­титься (по крайней мере, частично) к существующему опыту и на его основе совершенствовать процесс синтеза, в то время как упра­вление синтезом газообразных олефинов требует фундаментальных научно-исследовательских работ.

Если исходить из того, что необходимое повышение селектив­ности синтеза Фишера — Тропша должно достигаться прежде всего за счет применения новых катализаторов, потребующих иных, чем известные, условий реакции, то в настоящее время нельзя прогно­зировать направление технологических работ. Время покажет, что необходимо сделать исходя из результатов вновь предпринятых ис­следований по видоизменению реакции Фишера — Тропша.