38 Получение синтез-газа и его использование.

Синтез-газ, содержащий СО и Н₂ в соотношениях от 1:3 до 3:1, получают путем окисления метана природного газа, конверсией с водяным паром в процессе газификации твердого топлива, причем предпочтительнее бурый уголь, торф, древесина. Трудность в получении связана с необходимостью создания оптимального температурного режима. Реакции обратимы, сдвиг равновесия вправо при t =750-850. Необходимо подбирать катализатор – оксид алюминия, с добавлением никеля хрома и магния и регулировать давление.

Из синтез-Газа, варьируя параметрами и применяя селективные катализаторы можно получить до 30 классов органических соединений: углеводороды, спирты, кислоты и др.

1. углеводороды: первоначально на кобальтовом катализаторе получают цепочку малой длины, процесс идет при t =120 и давлении 1-3 МПа.

СО + Н₂ → -(СН₂)_п- + Н₂О +Q

Аналогично на железном катализаторе при соотношении 2:1

2СО + Н₂ → -(СН₂)_п- + СО₂ +Q при t= 300-400 и давлении 10-30 МПа

Н а следующем этапе происходит расщепление образовавшихся структур, циклизация с одновременным дегидрированием или образованием непредельных углеводородов.

-(СН₂)_п-: СН₄

С_пН_2п

Побочная реакция при высокой температуре образование сажи или кокса

2СО → СО₂ + С – дезактивация катализатора.

Выход продуктов зависит от соотношения СО и водорода, давления (атмосферное – жидкие продукты).

При соотношении 1:1 выход непредельных 60%, при 1:2 – 35%, при 1:3 – 12%. Это направление имеет перспективу в связи с созданием новых высокоселективных и активных катализаторов, позволяющих синтезировать углеводороду любого строения.

2 кислородсодержащие соединения.

Спирты получают при t = 160-180, катализатор – плавленое железо, с одновременным подщелачиванием. Молекулярная масса варьирует в больших пределах, начиная с метанола до спирта с 20 атомов углерода.

пСО + 2пН₂ → С_пН_2п+1ОН + (п-1)Н₂О

Высшие спирты получают при другом соотношении.

(2п-1)СО + (п+1)Н₂ → С_пН_2п+1ОН + СО₂

Альдегиды и кетоны (оксосинтез). Проводят с добавкой к реакционной смеси непредельных углеводородов, тем самым регулируют длину цепи продукта.

RCH=CH₂ + CO + H₂ → R_(n-1)CH-C-CH₃

║

O

RCH₂-CH₂-COH

Давление 20 МПа и t = 150, кобальтовый катализатор.

Карбоновые кислоты. Проводят в присутствии иода и минеральных кислот – гидрокарбоксилирование. Давление 7-22 МПа, t = 180. Длину цепи кислот регулируют за счет алифинов. . RCH=CH₂ + CO + H₂ → RCH₂-CH₂-COОH

Можно получить кислоты различного строения. Продукты, синтезирующие из синтез-газа, служат сырьем для получения других видов.

СН₃ОН + СО → СН₃СООН

В целом за синтезом большое будущее.