країни ОПЕК (організація країн - експортерів нафти - Organization of Petroleum Exporting Countries) різко підвищили ціни на сиру нафту, і світова спільнота змушене було усвідомити реальну загрозу виснаження в доступні для огляду терміни дешевих і доступних нафтових ресурсів. Енергетичний шок 70-х років відродив інтерес вчених і промисловців до використання альтернативного нафти сировини, і тут перше місце, безперечно, належить вугіллю. Світові запаси вугілля величезні, вони, за різними оцінками, більш ніж у 50 разів перевершують нафтові ресурси, і їх може вистачити на сотні років. Немає жодних сумнівів, що в осяжному майбутньому використання синтез-газу буде відігравати ключову роль для цілей органічного синтезу. В даний час в промисловому масштабі за методом Фішера-Тропша отримують бензин, газойль і парафіни тільки в Південній Африці. На установках фірми Sasol виробляють близько 5 млн т на рік рідких вуглеводнів. [8]
Відображенням інтенсифікації досліджень по синтезам на основі СО і Н 2 є різке зростання публікацій, присвячених хімії одноуглеродних молекул (так звана З 1 -хімія). З 1984 року почав видаватися міжнародний журнал C 1 -Molecule Chemistry raquo ;. Таким чином, ми є свідками наступаючого ренесансу в історії вуглехімії [10]. Розглянемо деякі шляху перетворення синтез-газу, що призводять до отримання як вуглеводнів, так і деяких цінних кисневмісних сполук. Найважливіша роль у перетвореннях СО належить гетерогенному і гомогенного каталізу [9].
Отримання синтез-газу
Першим способом отримання синтез-газу була газифікація кам'яного вугілля, яка була здійснена ще в 30-ті роки XIX століття в Англії з метою отримання горючих газів: водню, метану, монооксиду вуглецю. Цей процес широко використовувався в багатьох країнах до середини 50-х років XX століття, а потім був витіснений методами, заснованими на використанні природного газу і нафти. Однак у зв'язку зі скороченням нафтових ресурсів значення процесу газифікації знову стало зростати.
В даний час існують три основні промислові методу отримання синтез-газу.
. Газифікація вугілля. Процес заснований на взаємодії вугілля з водяною парою:
Ця реакція є ендотермічний, рівновага зсувається вправо при температурах 900-1000?. Розроблено технологічні процеси, що використовують парокислородное дуття, при якому поряд зі згаданою реакцією протікає екзотермічна реакція згоряння вугілля, що забезпечує потрібний тепловий баланс:
2. Конверсія метану. Реакція взаємодії метану з водяною парою проводиться у присутності нікелевих каталізаторів (Ni-Al 2 O 3) при підвищених температурах (800-900?) І тиску:
В якості сировини замість метану може бути використано будь вуглеводневу сировину.
. Парціальний окислення вуглеводнів. Процес полягає в неповному термічному окисленні вуглеводнів при температурах вище 1 300?:
Спосіб застосовний до будь-якого вуглеводневої сировини, але найбільш часто в промисловості використовують висококиплячих фракцію нафти - мазут.
Співвідношення СО: Н 2 істотно залежить від застосовуваного способу отримання синтез-газу. При газифікації вугілля і парціальному окисленні це співвідношення близько до 1: 1, тоді як при конверсії метану співвідношення СО: Н2 становить 1: 3. В даний час розробляються проекти підземної газифікації, тобто газифікації вугілля безпосередньо в пласті. Цікаво, що ця ідея була висловлена ??Д.І. Менделєєвим більше 100 років тому. У перспективі синтез-газ отримуватимуть газифікацією не тільки вугілля, але й інших джерел вуглецю аж до міських і сільськогосподарських відходів. [8]
Синтез на основі монооксиду вуглецю
Численні синтези на базі монооксиду вуглецю і водню представляють величезний як практичний, так і теоретичний інтерес, оскільки дозволяють з двох найпростіших речовин отримувати найцінніші органічні сполуки. І тут визначальну роль відіграє каталіз перехідними металами, які здатні активувати інертні молекули СО і Н 2. Активація молекул - це переклад їх у більш реакционноспособное стан. Особливо слід зазначити, що в перетвореннях синтез-газу широкий розвиток отримав новий тип каталізу - каталіз комплексами перехідних металів або металокомплексної каталіз. [10]
Каталозі
Відзначимо кілька важливих ключових реакцій в металокомплексної каталізі. Це насамперед реакції окисного приєднання та відновного елімінування. Окислювальне приєднання - це реакції приєднання нейтральних молекул А-В, наприклад H 2 або галогену, до металевого центру комплексу. При цьому метал окислюється, що супроводжується підвищенням його координаційного числа. Таке приєдна...
