Высшие спирты

Синол-синтез

Основы получения продуктов с высоким содержанием алифатиче­ских кислородсодержащих соединений путем каталитического гид­рирования оксида углерода в стационарном слое плавленого же­лезного катализатора (синол-синтез) разработаны Венцелем [4] на заводе в Лейна. Процесс был доведен до опытно-промышленного масштаба.

В сравнении с другими вариантами синтеза Фишера — Тропша для достижения высоких выходов алифатических кислородсодер­жащих соединений нужно поддерживать относительно низкую тем­пературу процесса: оптимальные температуры 180—200°С; опти­мальные давления 0,5—2,5 МПа (предпочтительно 1,8—2,5 МПа). Из-за сравнительно низких температур синтеза нагрузка на ката­лизатор по свежему газу была не особенно высокой, ибо необходи­мо было обеспечивать достаточно большую степень превращения смеси СО+Н2: обычно на 1 л катализатора подавали 100—200 л синтез-газа, что соответствовало объемной скорости 100—200 ч-1. Предпочтительное соотношение СО : Н2 в свежем газе составляло 1:1. Требования к чистоте синтез-газа соответствовали тогдашне­му состоянию техники (допускалось 3—5 мг S в 1 м3 синтез-газа).

Осуществлять синтез в одну ступень нецелесообразно, так как достигаемая при этом степень превращения смеси СО + Н2 слиш­ком мала и степень полезного использования газа не удовлетвори­тельна. С повышением температуры степень превращения СО+Н2 значительно увеличивается, но за счет снижения выхода кислород­содержащих соединений. Поэтому выгоден синтез в несколько сту­пеней (обычно в две), а между ступенями нужно охлаждать реак­ционную смесь с целью выделения жидких продуктов и воды.

Выход кислородсодержащих соединений можно было увеличить за счет рециркуляции газа. При этом также повышалась степень превращения смеси СО+Н2 и удлинялся срок службы катализа­тора. Немаловажное значение имел отвод реакционного тепла при рециркуляции газа. Кроме того, особое значение придавалось при­менению тонких реакционных трубок (диаметр в свету до 14 мм).

Вначале применяли подщелоченные плавленые железные ката­лизаторы, которые после приготовления и дробления (зерна раз­мером 1—3 мм отсеивали) восстанавливали водородом при 400— 600 °С. В некоторых случаях использовали также осажденные же­лезные катализаторы. Типичный состав жидких продуктов синол-синтеза приведен в табл. 48.

В жидких продуктах помимо спиртов содержится 2—7% (масс.) других кислородсодержащих соединений (сложные эфиры, альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты). С учетом кисло­родсодержащих соединений, присутствующих в водном слое, общая их доля во фракции 40—100°С возрастает до 42%. Фракции низкокипящнх углеводородов содержат сравнительно высокие Концентрации олефинов. Выход не растворимых в воде соединений составляет 155 г на 1 м3 превращенной смеси СО + Н2 (в том числе 15 г углеводородов С3 + С4 и 5 г водорастворимых спиртов).

Таблица 48. Состав жидких продуктов синол-синтеза при 187 С и  2 МПа

 

Пределы выкипания при атмо­сферном дав­лении,  °С

Выход, % (масс.)

Содержание первичных алифатиче­ских спиртов, % (масс.)

Пределы выкипания при атмо­сферном дав­лении, °С

Выход, % (масс.)

Содержание первичных алифатиче­ских спиртов, % (масс.)

40-100

27

35

260-300

6

55

100—140

16

45

300—350

5

45

140—180

12

48

350-385

4

35

180—220

9

50

381-420

2,5

15

220—260

7

55

>420

11.,5

7