Синтезы на основе со и н2
Синтезы на основе оксида углерода и водорода являются гетерогенно-каталитическими процессами, протекающими с выделением большого количества тепла. В зависимости от применяемых катализаторов из оксидов углерода и водорода можно получать широкий спектр предельных углеводородов (от метана до твердых парафинов), различные спирты (С1-С20), карбоновые кислоты, сложные эфиры, альдегиды, кетоны, олефины. В качестве катализаторов чаще всего используются металлы восьмой группы. Синтез проводят при атмосферном и повышенном давлениях, в интервале температур 160-325 °С.
Получение
углеводородов из СО и Н2 носит
название синтеза Фишера-Тропша
(ФТ-синтез). Основными реакциями ФТ-синтеза
являются: (2n+1)Н2 + nСО 
СnН2n+2 + nН2О;
2nН2 + nСО
СnН2n
+ nН2О
(n+l)H2 +2nCO СnН2n+2 + nCO2; nН2 + 2nСО СnН2n + nСО2.
При 200-300 °С и давлении 1,0-2,5 МПа реакцию можно считать практически необратимой. Много вариантов механизма гетерогенно-каталитической реакции Фишера-Тропша, все они предполагают образование метиленовых радикалов из СО и Н2 на поверхности катализатора и их последующую конденсацию, проходящую через хемосорбированные частицы. Сорбированная молекула углеводорода может или гидрироваться, давая парафин, или десорбироваться, образуя - олефин, который, в свою очередь, способен к каталитическому гидрированию до парафина.При избытке водорода рост цепи прекращается, и получаются более легкие насыщенные углеводороды. При избытке оксида углерода образуется больше высших углеводородов с заметной долей олефинов, а также увеличивается выход кислородсодержащих веществ. Применение катализаторов оксидного типа (ZnO, A12O3, V2O5, ZnO-А12О3-МоО3) позволяет ориентировать процесс в сторону преимущественного образования спиртов. Частным случаем этого процесса является синтез метанола СО + 2Н2 ↔ СН3ОН, который осуществляется при 370-420 °С и давлении 20-35 МПа с катализатором ZnO-Cr2O3. Реакция образования метанола сильно экзотермична. Чтобы повысить выход продуктов, приходится применять высокое давление. Новые катализаторы на основе соединений меди, активные при 250 °С, позволяют снизить его до 5 МПа. Синтез углеводородов по Фишеру-Трошпу является одним из вариантов получения жидкого топлива из твердого (через газификацию угля) или газообразного (через конверсию природного газа) сырья. Этот процесс более перспективен, чем гидрогенизация угля, хотя пока и не может конкурировать с топливной переработкой нефтяного сырья.
Катализаторы и состав продуктов
Получение углеводородов из СО и Н2 носит название синтеза Фишера-Тропша (ФТ-синтез). Состав продуктов определяется применяемым катализатором и временем контакта.
При катализе кобальтовым катализатором, нанесенным на кизельгур, преимущественно образуются парафины и вода. В то же время железный катализатор приводит к образованию олефинов с положением двойной связи на конце молекулы и диоксида углерода. На практике применяют железный катализатор. Во-первых, он много дешевле кобальтового. Во-вторых, теплопроводность железного катализатора заметно выше кобальтового. Это устраняет области локальных перегревов на железном катализаторе.
В состав катализаторов, помимо основного металла, входят различные добавки – промоторы, кот. способствуют образованию развитой поверхности катализатора, препятствуют рекристаллизации его активной фазы, увеличивают скорость реакции, повышают селективность процесса. Для железных катализаторов используют К2СО3 в количестве до 1 % (масс.) по отношению к железу. При этом - увеличение сорбции водорода на поверхности катализатора. Это приводит к снижению селективности по низшим парафинам и к возрастанию ее по олефинам.
Продукты, полученные в ФТ-синтезе, представляют собой набор газообразных (углеводороды С1 - С4), жидких и твердых веществ. Твердые вещества - это синтетический парафин. Жидкие продукты делятся на две фракции:
1) бензиновую или когазин-1 (пределы кипения от 40 до 180 °С);
2) масляную или когазин-2 (пределы кипения от 180 до 320 °С). Образуется также до 5 % (масс.) кислородсодержащих соединений.