ловним чином, лінійні парафіни. Кобальт володіє значною гидрируются активністю, тому частина СО неминуче перетворюється на метан. Ця реакція різко прискорюється з підвищенням температури, тому кобальтові каталізатори не можуть використовуватися в високотемпературному процесі ФТ.
Залізні каталізатори з середини 1950-х років використовуються на заводах синтезу ФТ в ПАР. У порівнянні з кобальтовими вони набагато дешевші, працюють у більш широкому інтервалі температур (200? 36 0 ° С), і дозволяють отримувати більш широкий спектр продуктів: парафіни, нижчі? - Олефіни, спирти. В умовах синтезу ФТ залізо каталізує реакцію водяного газу, що дозволяє ефективно використовувати одержуваний з вугілля синтез-газ, в якому співвідношення СО: Н 2 нижче стехіометричного 1: 2. Залізні каталізатори мають більш низьку спорідненість до водню в порівнянні з кобальтовими, тому метанірованіе НЕ є для них великою проблемою. Однак в силу тієї ж низькою гидрируются активності поверхню залізних контактів швидко зауглерожівается. Кобальтові контакти здатні працювати без регенерації значно довше. Ще одним недоліком залізних контактів є їх інгібування водою. Оскільки вода є продуктом синтезу, конверсія СО за один прохід невисока. Для досягнення високого ступеня перетворення необхідно організовувати рецикл газу [6].
І залізні, і кобальтові каталізатори вкрай чутливі до отруєння сіркою. Тому синтез-газ повинен бути попередньо очищений від сірки, принаймні, до рівня 2 мг/м 3 [7]. Залишкова сірка адсорбується поверхнею каталізатора, так що в підсумку продукти синтезу ФТ практично її не містять. Ця обставина робить синтетичне дизельне паливо, отримане за технологією ФТ, вельми привабливим з огляду сучасних жорстких екологічних вимог до транспорту.
При впливі різних агентів на свіжоприготовані каталізатори групи заліза змінюється склад і структура каталізаторів, з'являються фази, дійсно активні в ФТ-синтезі. У той час як число таких фаз у разі кобальту і нікелю відносно невелике, для заліза їх багато, тому каталітична система ускладнюється. Залізо утворює з вуглецем або іншими металоїдами (азот, бор і т.д.) з'єднання впровадження різного складу, що не втрачаючи при цьому «металевого» характеру, необхідного для ФТ-сннтеза.
Багато дослідження підтвердили, що залізні каталізатори в ході ФТ-синтезу змінюються по фазовим складом, ступеня окислення і вуглецевим структурам впровадження. Залізо відновленого каталізатора до початку синтезу переходіт в карбід Fe 2 C (карбід Хегга). Одночасно, але повільніше, утворюється оксид Fe 3 O 4, частка якого (у розрахунку на вихідне залізо) постійно підвищується, в той час як зміст карбіду Fe 2 C в залежності від часу роботи і температури змінюється мало. Вміст вільного вуглецю зростає зі збільшенням часу синтезу. В умовах експлуатації фазовий склад каталізатора знаходиться в рівновазі зі складом реакційної суміші і тільки в малому ступені залежить від способу його приготування або попередньої обробки (відновлення, карбідірованіе) [1].
У роботі Бартоломью показано, що на Co- і Ni - каталізаторах СО гідруван в метан за двома маршрутами, кожен з яких пов'язаний з певними ділянками на поверхні [8]. А.Л. Лапідус зі співробітниками висунули двухцентровие модель Co-каталізатора синтезу ФТ. Згідно з цими уявленнями, центрами першого типу є кристаліти металевого Со. На них СО адсорбується Диссоціативна і потім гідруван в метан. На цих же центрах відбувається реакція диспропорціонування CO, що призводить до зауглерожіванію каталізатора. Центри другого типу являють собою кордон між металевим Со і оксидної фазою на поверхні каталізатора. Вони відповідальні за зростання вуглеводневого ланцюга. Оксид вуглецю адсорбується на СоO в слабосвязанной асоціативної формі, потім переміщається на носій, де утворює з воднем поверхневі комплекси типу CH x O. Ці комплекси взаємодіють один з одним, утворюючи полімерні структури на поверхні. Їх гідрування на СоO дає вуглеводні.
Два типи адсорбції СО на поверхні виявляються по спектру термопрограмованої десорбції (ТПД) СО, в якому центрам першого типу відповідає пік з T max в області 250-350 ° С, центрам другої - T max lt; 250 ° C. За співвідношенням площ піків можна судити про частку кожного з типів центрів і, відповідно, пророкувати каталітичну дію контакту.
Експерименти показали хорошу кореляцію між виходом вуглеводнів і кількістю центрів слабосвязанной адсорбції СО на поверхні контакту [5].
Оксидна фаза Со-каталізаторів зазвичай формується в процесі їх попередньої термообробки (прожарювання та/або відновлення) внаслідок взаємодії оксидного носія (SiO 2, Al 2 O 3 та ін.), оксиду кобальту і промотора. Каталізатори, що не містять оксидної фази, не здатні каталізувати утворення рідких вуглеводнів із СО і Н 2, оскільки не мають на своїй поверхні центр...
