Как получить пропан и бутан из синтез-газа с помощью катализаторов и какие катализаторы нужны для этого?

Получение пропана и бутана из синтез-газа (смесь угарного газа и водорода, CO и H₂) осуществляется через процесс, известный как гидрогенизация или сжижение углеводородов с использованием катализаторов. Этот процесс требует специфических условий и катализаторов для выбора нужных углеводородов — пропана и бутана.

Процесс получения пропана и бутана:

1. Гидрогенизация угарного газа (CO) до метана — это первый шаг в синтезе более сложных углеводородов. Пропан и бутан образуются из синтез-газа путем его переработки с использованием катализаторов, в результате чего образуются углеводороды с большей молекулярной массой.

2. Фишера-Тропша (Fischer-Tropsch) процесс — один из наиболее распространенных методов синтеза углеводородов из синтез-газа. В процессе Фишера-Тропша угарный газ (CO) и водород (H₂) реагируют с образованием углеводородов, включая парафины (например, пропан и бутан). Этот процесс используется для получения углеводородов, которые затем можно разделить на нужные фракции.

Катализаторы для синтеза пропана и бутана:

1. Катализаторы на основе железа — традиционно используемые в процессе Фишера-Тропша. Железные катализаторы хорошо подходят для синтеза углеводородов с длинной цепью, таких как парафины, включая пропан и бутан.

2. Катализаторы на основе кобальта — также широко применяются в процессе Фишера-Тропша, особенно когда требуется высокий выход углеводородов с меньшими молекулами. Кобальтовые катализаторы обеспечивают более высокую селективность в сторону продукции более легких углеводородов, таких как пропан и бутан.

3. Биметаллические катализаторы (например, на основе кобальт-медь или кобальт-никель) — такие катализаторы могут обеспечить более высокую эффективность синтеза и быть более устойчивыми к активным продуктам реакции, что делает процесс более экономичным.

Условия процесса:

• Температура: обычно в диапазоне 200–350°C.

• Давление: 20–40 бар.

• Молекулярные соотношения CO и H₂: для оптимальной реакции часто требуется соотношение 1:2 (CO:H₂).

В результате такого процесса синтезируется смесь углеводородов, включая пропан и бутан, которые могут быть выделены с помощью последующих этапов фракционирования или других методов разделения.