синтез-газ как альтернатива нефти. часть 1. процесс фишера-тропша и оксо-синтез

SYNTHESIS GAS AS AN ALTERNATIVE TO PETROLEUM. FISCHER–TROPSCH SYNTINE PROCESS AND OXO-SYNTHESIS СИНТЕЗ-ГАЗ КАК АЛЬТЕРНАТИВА НЕФТИ. I. ПРОЦЕСС ФИШЕРА–ТРОПША И ОКСО-СИНТЕЗ E. A. KARAKHANOV ù. Ä. äÄêÄïÄçéÇ The paper describes the use of synthesis gas regarded as raw material replacing petroleum for the production of synthetic liquid fuel, hydrocarbons (Fischer–Tropsch syntine process) and aldehydes (hydroformylation or oxo-synthesis). The mechanisms of reactions in question are discussed. © ä‡‡ı‡ÌÓ‚ ù.Ä., 1997 ëÚ‡Ú¸fl ÔÓÒ‚fl˘Â̇ ËÒÔÓθÁÓ‚‡Ì˲ ÒËÌÚÂÁ-„‡Á‡ ‚ ͇˜ÂÒÚ‚Â ‡Î¸ÚÂ̇ÚË‚ÌÓ„Ó ÌÂÙÚË Ò˚¸fl ‰Îfl ÔÓËÁ‚Ó‰ÒÚ‚‡ ËÒÍÛÒÒÚ‚ÂÌÌÓ„Ó ÊˉÍÓ„Ó ÚÓÔÎË‚‡, ۄ΂ӉÓÓ‰Ó‚ (ÒËÌÚÂÁ î˯Â‡–íÓÔ¯‡) Ë ‡Î¸‰Â„ˉӂ („ˉÓÙÓÏËÎËÓ‚‡ÌË ËÎË ÓÍÒÓ-ÒËÌÚÂÁ). é·ÒÛʉ‡˛ÚÒfl ÏÂı‡ÌËÁÏ˚ ‡ÒÒχÚË‚‡ÂÏ˚ı ‡͈ËÈ. åÓÒÍÓ‚ÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚ ËÏ. å.Ç. ãÓÏÓÌÓÒÓ‚‡ ÇÇÖÑÖçàÖ История знает немало примеров, когда в силу острой необходимости рождались новые оригинальные подходы к решению давно существующих жизненно важных проблем. Так, в предвоенной Германии, лишенной доступа к нефтяным источникам, назревал жесткий дефицит топлива, необходимого для функционирования мощной военной техники. Располагая значительными запасами ископаемого угля, Германия была вынуждена искать пути его превращения в жидкое топливо. Эта проблема была успешно решена усилиями превосходных химиков, из которых прежде всего следует упомянуть Франца Фишера, директора Института кайзера Вильгельма по изучению угля. В 1926 году была опубликована работа Ф. Фишера и Г. Тропша “О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обыкновенном давлении”, в которой сообщалось, что при восстановлении водородом монооксида углерода при атмосферном давлении в присутствии различных катализаторов (железо – оксид цинка или кобальт – оксид хрома) при 270°С получаются жидкие и даже твердые гомологи метана. Так возник знаменитый синтез углеводородов из монооксида углерода и водорода, называемый с тех пор синтезом Фишера–Тропша. Смесь CO и H2 в различных соотношениях, называемая синтез-газом, легко может быть получена как из угля, так и из любого другого углеродсодержащего сырья. Следует отметить, что к моменту разработки синтеза Фишера–Тропша существовал другой способ получения жидкого топлива – не из синтез-газа, а непосредственно из угля прямой гидрогенизацией. В этой области значительных успехов добился также немецкий химик Ф. Бергиус, который в 1911 году получил из угля бензин. Справедливости ради подчеркнем, что синтез Фишера–Тропша возник не на пустом месте – к тому времени существовали научные предпосылки, которые базировались на достижениях органической химии и гетерогенного катализа. Еще в 1902 году П. Сабатье и Ж. Сандеран впервые получили метан из СО и H2 . В 1908 году Е. Орлов открыл, что при пропускании монооксида углерода и водорода над катализатором, состоящим äÄêÄïÄçéÇ ù.Ä. ëàçíÖá-ÉÄá äÄä ÄãúíÖêçÄíàÇÄ çÖîíà 69 из никеля и палладия, нанесенных на уголь, образуется этилен. Промышленность искусственного жидкого топлива достигла наибольшего подъема в годы второй мировой войны. Достаточно сказать, что синтетическое топливо почти полностью покрывало потребности Германии в авиационном бензине. После 1945 года в связи с бурным развитием нефтедобычи и падением цен на нефть отпала необходимость синтеза жидких топлив из СО и Н2 . Наступил нефтехимический бум. Однако в 1973 году разразился нефтяной кризис – нефтедобывающие страны ОПЕК (Организация стран – экспортеров нефти – Organization of Petroleum Exporting Countries) резко повысили це