Процес одержання вуглеводнів на основі оксиду вуглецю та водню на залізних та кобальтових каталізаторах розроблений у 1923 році Фішером та Тропшем.

Хімізм процесу

Одержання вуглеводневих сумішей з оксиду вуглецю та водню є комплексом складних паралельних і послідовних реакцій. Першою стадією процесу є спільна хемосорбція оксиду вуглецю та водню на поверхні каталізатора, внаслідок чого утворюється первинний поверхневий комплекс. Внаслідок подальшого ступінчастого приєднання вуглеводневих фрагментів відбувається зростання вуглеводневого ланцюга. Основні напрямки процесу можна представити схемою:

СО + Н 2 → C n H 2 n +2 + C n H 2 n + H 2 O + Q

CO + H 2 → C n H 2n+2 + CO 2 + Q

Таким чином в результаті синтезу утворюється суміш парафінових та олефінових вуглеводнів, води та СО 2 .

Синтез Фішера-Тропша протікає у присутності каталізаторів, що містять метали VIII групи Періодичної системи – нікель, кобальт, залізо з добавками оксидів деяких інших металів (торію, магнію, цирконію, титану). Вихід та склад продуктів реакції визначається видом каталізатора та умовами проведення процесу. Реакція є екзотермічною. Крім утворення вуглеводнів у процесі синтезу в невеликих кількостях виходять органічні кисневмісні сполуки, головним чином спирти 1 -З 6 . Промислові каталізатори сучасного процесу Фішера-Тропша часто складаються із заліза, нанесеного на оксид алюмінію, діоксид кремнію або кизельгур, і містять як промотор солі лужних металів.

Застосовують також Со-каталізатори, як носії осаджених кобальтових каталізаторів застосовують природні та синтетичні алюмосилікати та цеоліти. На кобальтовихкаталізаторах утворюються суміші, що складаються переважно з парафінових вуглеводнів нормальної будови (80%) з домішкою нормальних алкенів (15%) з числом атомів вуглецю 1-100 та невеликої кількості розгалужених алканів, алкенів та кисневмісних сполук (5%). Процес протікає при температурі 170-200 про З тиску 0,1-1,0 МПа. В присутності залізнихкаталізаторів синтези вуглеводнів з оксиду вуглецю та водню здійснюються у більш жорстких умовах: температурі в реакторі 200-235 про З тиску 3-4 МПа. В результаті утворюються вуглеводневі суміші з великим вмістом олефінів (до 50%) і кисневмісних сполук.

Однією з небажаних побічних реакцій є диспропорціонування оксиду вуглецю:

2СО → C + CO 2

що призводить до відкладення вуглецю на поверхні каталізатора і часто є причиною дезактивації останнього.

Дизельне паливо можна отримувати як у ході синтезу Фішера-Тропша безпосередньо, так і в результаті крекінгу утворюються в процесі вуглеводнів вище 19 і олігомеризації алкенів 3 -З 8 . Бензини, що отримуються на залізних каталізаторах, мають кращі моторні характеристики, ніж бензини, що виробляються на каталізаторах кобальтових. Однак при застосуванні кобальтових каталізаторів утворюється багато дорогих високомолекулярних восків, що покращує економічні показники процесу.

Основним недоліком ФТ-синтезу є його низька селективність. Суміш продуктів, отримана цим методом, включає 25-30% метану, 15-20% вуглеводнів З 2 -З 4 і лише 24-45% рідких вуглеводнів. Однією з найважливіших проблем при вдосконаленні процесу є організація переробки в паливні фракції або інші цінні продукти легких вуглеводнів, що утворюються. До недоліків процесу слід також віднести дорожнечу каталізаторів, складність їхньої регенерації, низьку продуктивність.

Технологічне оформлення процесу

У промисловості реалізовані: технологія в стаціонарному шарі каталізатора, в потоці зваженого каталізатора, рідкій фазі з суспендованим каталізатором.

Принципова технологічна схема високопродуктивного синтезу Фішера-Тропша на металевому каталізаторі.

1 – реактор; 2 – мультициклон; 3 – теплообмінник; 4 – конденсатор; 5 – збірка парафіну; 6 – збірник висококиплячих вуглеводорів; 7 – збірка легких вуглеводнів; 8 – збірка реакційної води.

Потоки: I – синтез-газ; II – поживна вода; III – пара; IV – циркулюючий газ; V – залишковий газ; VI – луг.

Вихідний синтез-газ змішують у співвідношенні 1:2,5 з циркулюючим газом, компримують до 2,5 МПа і через теплообмінник вводять у реактор кількості 500-700 куб. м. на 1 куб м. каталізатора за годину. У реактор завантажують 40 куб. м. залізного каталізатора. Каталізатор працює безперервно протягом 9-12 місяців з поступовим підвищенням температури з 220 до 250 про З, забезпечуючи конверсію синтез-газу 65-73%. Продуктивність одного реактора – 250 т/добу. вуглеводнів З 2 і вище.

У реакторах цього типу отримують в основному насичені вуглеводні, у тому числі високомолекулярні тверді парафіни типу церезину.

Принципова технологічна схема синтезу Фішера-Тропша у газовій фазі в потоці зваженого каталізатора.

1 – підігрівач; 2 – реактор; 3 – холодильник; 4 – колона-сепаратор; 5 – конденсатор; 6 – розділова колона; 7 – колона для промивання бензину; 8 – колона для промивання газу.

Потоки: I – синтез-газ; II – введення нового каталізатора; III – суспензія каталізатора; IV – циркулююча олія; V – вода; VI – вода та водорозчинні продукти; VII – важка олія; VIII – бензин; IX – газ, що відходить.

Синтез-газ вводять у реактор разом із каталізатором. Синтез проводять при температурі 310-350 про З тиску 2-3 МПа. Продукти реакції та каталізатор надходять у колону-сепаратор, обладнану циклонами для відділення каталізатора. Відведення тепла здійснюють за допомогою двох холодильників, через які циркулює олію. Термін служби каталізатора 42-45 діб.

Відмінною особливістю процесу в потоці зваженого «збільшеного» каталізатора є високий вміст олефінів у фракції вище 3 (60-85%).

У сумішах, одержуваних у реакторах з виваженим шаром каталізатора, може міститися значна кількість цінних побічних продуктів - кисневмісних сполук (спирти, карбонові кислоти, альдегіди, кетони).

ВИРОБНИЦТВО МЕТАНОЛУ

Метанол є цінним великотоннажним продуктом, що знаходить широке застосування у різних галузях промисловості.

Обсяг споживання метанолу у світі безперервно зростає. Нині його виробництво перевищує 20 млн. т/рік.

Традиційним споживачем метанолу є виробництво формальдегіду (насамперед його водного розчину - формаліну), який отримують окислювальною конверсією метанолу. На долю формальдегіду припадає половина виробленого метанолу.

Споживачами метанолу є виробництва різних мономерів (наприклад, метилметакрилату та диметилтерефталату), метилтретбутилового ефіру (МТБЕ), метилгалогенідів, метиламінів, іонообмінних смол, оцтової кислоти. Метанол також широко використовується як розчинник та екстрагент.

Однією з нових областей застосування метанолу є використання його як моторне паливо замість дефіцитного і дуже дорогого бензину.

Метанол або додають до бензину в кількості до 5%, або використовують повністю замість бензину. Однак метанол має нижчу теплотворну здатність і є дуже токсичним, що, ймовірно, буде стримувати його застосування.

Метанол – отруйна безбарвна рідина із солодкуватим запахом.

Метанол серед інших кисневмісних сполук вперше був отриманий з оксиду вуглецю і водню в 1913 р. Для цієї мети використовували залізні каталізатори, які проте швидко покривалися вуглецем і дезактивувалися. Застосування цинк-хромових каталізаторів дозволило усунути цей недолік. Було встановлено, що оксид цинку не чутливий до сірки, сполуки якої зазвичай містяться в синтез-газі та отруюють металеві каталізатори.

Реакція утворення метанолу йде з виділенням тепла та зменшенням обсягу, тому їй сприяють низькі температури та високі тиски. При синтезі метанолу протікають наступні реакції:

СО+2H 2 → CH 3 OH –ΔН 25 = 110,8 кДж/моль (1)

CO+H 2 O → CO 2 +H 2 –ΔН 25 = 41 кДж/моль (2)

CO 2 +3H 2 → CH 3 OH+H 2 O –ΔН 25 = 60,4 кДж/моль (3)

З підвищенням температури ступінь перетворення СО помітно знижується.

Умови проведення реакції визначаються каталізатором. Якщо каталізатор має таку високу активність, що вже при низькій температурі досягається високий рівень перетворення СО, то синтез метанолу можна здійснювати вже при тиску 5 МПа. Інакше, тобто при застосуванні менш активного каталізатора, що працює за більш високої температури, необхідно тиск ~30 МПа. Каталізатори, зазвичай застосовують у промисловості, проявляють активність лише за високих температурах (360-380 про З), тобто. в умовах термодинамічно несприятливих. У промисловості найбільшого поширення набули цинк-хромові каталізатори, а останні роки – медьсодержащие каталізатори, досить активні за нормальної температури 220-270 про З.

При управлінні селективністю синтезу метанолу необхідно враховувати, що перебіг цієї реакції набагато менш термічно сприятливий, ніж перебіг таких побічних реакцій, як утворення вуглеводнів, вищих спиртів, диметилового ефіру. Ці реакції можна придушити варіюванням складу каталізатора.

Залежно від застосовуваних каталізаторів (а, отже, умов синтезу) розрізняють два варіанти перетворення синтез-газу метанол: синтези при високому і низькому тиску.

При високому тискузастосовують каталізатори на основі оксиду цинку, що характеризуються низькою чутливістю до сірки, промотовані оксидами хрому (міжкристалічний промотор - розташований поза кристалічними гратами ZnO) або оксидами заліза, кальцію, магнію (внутрішньокристалічні промотори - розташовані всередині кристалічної решітки ZnO).

Реактори високого тиску є цільнокованими апаратами колонного типу, для ефективного тепловідведення використовують реактори полочного типу з проміжним введенням холодного газу і виносним або вбудованим теплообмінником. Звичайне число полиць 5-6, для пуску агрегату застосовують вбудований електронагрівач або спеціальну трубчасту піч.

Найбільш ефективними каталітичними системами, що працюють при низькому тиску, є оксиди каталізатори, що містять мідь. Однак мідь містять каталізатори відрізняються високою чутливістю до домішок сірчистих сполук, майже завжди містяться в синтез-газі. Якщо при синтезі на цинк-хромових каталізаторах допустимий вміст сірководню в синтез-газі вище 100 ррm, то для мідних каталізаторів цей показник не може перевищувати 1 ppm.

При низькому тискувикористовують поличні реактори, аналогічні тим, що застосовуються при високому тиску, або реактори трубчастого типу, в яких каталізатор завантажений в трубки, а тепло реакції відводиться окропом, що циркулює в міжтрубному просторі реактора і пов'язаної з парозбірником, так як при зніманні тепла генерується водяна пара . При використанні трубчастого реактора не потрібен пусковий нагрівач, реактор у пусковий період розігрівається водяною парою з мережі, що є перевагою реактора цього типу. У той же час перевагою полочного реактора є простота конструкції та легкість завантаження та вивантаження каталізатора.

Природний газ відокремлюють від важких вуглеводнів і компримують в турбокомпресорі 1 до 2,5 МПа, після чого направляють на очищення і далі блок конверсії метану 3 . Туди ж надходить водяна пара. До метану додають невелику кількість 2 . Конверсія метану здійснюється за температури 850-860 °С. Після печей конверсії синтез-газ надходить у котел-утилізатор 4 , де генерується пар високого тиску (12 МПа), який потім перегрівається і надходить на турбіни - привід компресорів 1 і 11. Якщо конверсії піддають важку рідку сировину, блок очищення розташовується після конверсії, а необхідність в компресорі 1 відпадає. В останньому випадку конверсію проводять при тиску 5,8 МПа, а синтез-газ після очищення не потребує додаткової компресії та надходить у циркуляційний компресор 11.

Синтез-газ, отриманий з газу, направляють на доохолодження з метою конденсації води. Далі синтез-газ дотискається в турбокомпресорі 12 до 5-5,5 МПа, змішується з циркуляційним газом через теплообмінник 6 , обігрівається гарячим реакційним газом, надходить у два паралельно працюючих реактори синтезу метанолу 7.

Технологічна схема синтезу метанолу під низьким тиском:

1,11,12- компресори; 2 – блок очищення; 3-блок конверсії метану; 4 – котел-утилізатор; 5 - блок очищення та доохолодження синтез-газу; 6 - теплообмінник; 7 - реактори синтезу метанолу; 8-парозбірник; 9 – холодильник; 10 - газосепаратор в. д.

Реактори трубчастого типу охолоджуються водою, що циркулює в міжтрубному просторі. Пар прямує до паросбірника 8 , куди подається і хімічно чиста вода. Конденсат з паросборника знову надходить у реактори 7, а водяна пара високого тиску прямує на перегрів і використовується в турбінах. Продукти реакції надсилаються через теплообмінник 6 , де віддають своє тепло синтез-газу, конденсатор-холодильник 9 і газосепаратор 10 для відділення метанолу від циркуляційного газу. Останній надходить прийом циркуляційного компресора 11 і знову направляється в систему синтезу. Частина газу віддмухують для видалення інертних домішок, що надходять в систему (головним чином метану і азоту). Метанол-сирець з газосепаратора 10 прямує на ректифікацію.

Метод Фішера - Тропша з перетворення метану на більш важкі вуглеводні був розроблений у 1923 р. та реалізований у промисловості Німеччини у 1940-х роках.

Майже все авіаційне паливо у цій країні під час Другої світової війни вироблялося за допомогою синтезу Фішера – Тропша з кам'яного вугілля. Згодом від цього способу виготовлення моторних палив відмовилися, оскільки паливо, одержуване під час переробки нафти, досі було економічно вигіднішим.

При отриманні рідкого палива на основі синтезу Фішера - Тропша різноманітні сполуки вуглецю (природний газ, кам'яне та буре вугілля, важкі фракції нафти, відходи деревообробки) конвертують у синтез-газ (суміш СО та Н2), а потім він перетворюється на синтетичну «сиру нафту - синтнафта. Це суміш вуглеводнів, яка при подальшій переробці поділяється на різні види практично екологічно чистого палива, вільного від домішок сполук сірки і азоту. Достатньо додати 10% штучного палива у звичайне дизельне, щоб продукти згоряння дизпалива стали відповідати екологічним нормам.

Ще ефективнішою є конверсія газу в дорогі продукти тонкого органічного синтезу.

Конверсію газу в моторне паливо можна загалом уявити як перетворення метану на більш важкі вуглеводні:

2nСН4 + 1/2nО2 = Сn Н2n + nН2 О

З матеріального балансу брутто-реакції випливає, що масовий вихід кінцевого продукту неспроможна перевищувати 89%.

Реакція безпосередньо неможлива. Конверсія газу рідке паливо (КГЖ) проходить через ряд технологічних стадій (рис.17). При цьому в залежності від того, який кінцевий продукт необхідно отримати, вибирається той чи інший варіант процесу.

Синтез Фішера-Тропша може розглядатися як реакція відновної олігомеризації монооксиду вуглецю, при якій утворюються вуглець-вуглецеві зв'язки, і в загальному вигляді вона є складною комбінацією низки гетерогенних реакцій, яку можна представити сумарними рівняннями:

nCO + 2nH2 > (CH2)n + nH2 O,

2nCO + nH2> (CH2)n + nCO2.

Рис. 17.

Продуктами реакції є алкани, алкени і кисневмісні сполуки, тобто утворюється складна суміш продуктів, характерна реакції полімеризації. Первинними продуктами синтезу Фішера-Тропша є a- та b-олефіни, які перетворюються на алкани в результаті подальшого гідрування. Природа застосовуваного каталізатора, температура, співвідношення ЗІ та Н2 значно позначаються на розподілі товарів. Так, при використанні залізних каталізаторів велика частка олефінів, тоді як у випадку кобальтових каталізаторів, що володіють гідрувальною активністю, переважно утворюються насичені вуглеводні.

В даний час як каталізатори синтезу Фішера-Тропша в залежності від поставлених завдань (підвищення виходу бензинової фракції, збільшення виходу нижчих олефінів та ін) використовуються як високодисперсні залізні каталізатори, нанесені на оксиди алюмінію, кремнію і магнію, так і біметалічні каталізатори: залізо -Марганцеві, залізо-молібденові та ін.

За 70 років з моменту відкриття синтезу не вщухають суперечки щодо механізму реакції. В даний час розглядаються три різні механізми. Перший механізм, званий карбідним, вперше запропонований Фішером і Тропшем і в подальшому знайшов підтримку в інших дослідників, передбачає утворення С-З-зв'язків у результаті олігомеризації метиленових фрагментів на поверхні каталізатора. На першій стадії відбувається адсорбція СО і утворюється поверхневий карбід, а кисень перетворюється на воду або СО2:

На другій стадії поверхневий карбід гідрується з утворенням фрагментів СНx (х = 1-3):

Подовження ланцюга відбувається в результаті реакції поверхневих метилу і метилену і далі шляхом впровадження метиленових груп йде зростання ланцюга:

Стадія обриву ланцюга відбувається внаслідок десорбції алкену із поверхні каталізатора.

Другий механізм, названий гідроксикарбеновим, передбачає також гідрування координованого на металі СО з утворенням поверхневих гідроксикарбенових фрагментів, в результаті конденсації яких відбувається утворення С-З-зв'язків:

Третій механізм, який можна назвати механізмом впровадження, передбачає утворення С-С-зв'язків в результаті впровадження СО у зв'язку метал-вуглець (про здатність СО до впровадження у зв'язку метал-алкіл говорилося вище):

Накопичено досить багатий експериментальний матеріал, що свідчить на користь того чи іншого варіанта механізму, однак доводиться констатувати, що зараз неможливо зробити однозначний вибір між ними. Можна припустити, що у зв'язку з великою важливістю синтезу Фішера-Тропша дослідження в цьому напрямку будуть інтенсивно продовжуватися і ми станемо свідками нових поглядів на механізми реакцій, що протікають.

Процес отримання

Процес Фішера – Тропша описується наступним хімічним рівнянням

CO + 2 H 2 ----> --CH 2 -- + H 2 O

2 CO + H 2 ----> -CH 2 - + CO 2 . Суміш монооксиду вуглецю та водню називається синтез-газ або сингаз. Отримані вуглеводні очищають отримання цільового продукту - синтетичної нафти.

Після війни взяті у полон німецькі вчені брали участь у операції «Скріпка» продовжуючи працювати над синтетичними паливами США у Бюро гірничої промисловості США.

Вперше синтез вуглеводнів із суміші СО і Н 2 було здійснено на початку XX століття: Сабатьє та Сандеренсом був синтезований метан, Є. І. Орловим-етилен. У 1913 р компанія BASF взяла патент отримання сумішей вуглеводнів і спиртів із синтез-газу над підлуженими Co-Os каталізаторами (надалі цей напрямок вилилося у створення процесу синтезу метанолу). У 1923 р. німецькі хіміки Ф.Фішер і Г.Тропш, співробітники компанії Ruhrchemie, повідомили про отримання кисневмісних продуктів із синтез-газу над Fe каталізаторами, а в 1926 р. - вуглеводнів. Перший промисловий реактор був пущений у Німеччині в 1935 р., використовувався Co-Th обложений каталізатор. У 1930-40-ті рр. на основі технології Фішера - Тропша було налагоджено виробництво синтетичного бензину (когазин-I, або синтин) з октановим числом 40-55, синтетичної високоякісної дизельної фракції (когазін-II) з цетановим числом 75-100 і тв. парафіну. Сировиною для процесу служило вугілля, з якого газифікацією отримували синтез-газ, а з нього вуглеводні. До 1945 р у світі було 15 заводів синтезу Фішера – Тропша (у Німеччині, США, Китаї та Японії) загальною потужністю близько 1 млн. т вуглеводнів на рік. Вони випускали в основному синтетичні моторні палива та мастила.

У роки після Другої світової війни синтезу ФТ приділяли велику увагу у всьому світі, оскільки вважалося, що запаси нафти добігають кінця, і треба шукати їй заміну. У 1950 р. був запущений завод у Браунсвіллі (Техас) на 360 тис. т/р. У 1955 р південноафриканська компанія Sasol побудувала власне виробництво, що існує і розвивається досі. У Новочеркаську з 1952 працювала установка потужністю близько 50 тис. т/р, що використовує вивезене з Німеччини обладнання. Сировиною служило спочатку вугілля донецького басейну, а потім природний газ. Німецький Co-Th каталізатор був згодом замінений на оригінальний Co-Zr. На заводі була встановлена ​​колона точної ректифікації, тому в асортимент продукції заводу входили індивідуальні вуглеводні високої чистоти, у тому числі α-олефіни з непарним вуглецевим номером. Установка працювала на Новочеркаському заводі синтетичних продуктів до 1990-х років і була зупинена з економічних причин.

Всі ці підприємства значною мірою запозичували досвід німецьких хіміків та інженерів, накопичений у 30-40-ті роки.

Відкриття великих родовищ нафти Аравії, Північному морі, Нігерії, Алясці різко знизило інтерес до синтезу ФТ. Майже всі заводи були закриті, єдине велике виробництво збереглося в ПАР. Активність у цій галузі відновилася до 1990-х років.

У 1990 р. компанія Exxon запустила дослідну установку на 8 тис. т/г з Co каталізатором. У 1992 р. південноафриканська компанія Mossgas побудувала завод потужністю 900 тис. т/р. На відміну від технології Sasol, як сировина тут використовувався природний газ із шельфового родовища. У 1993 році компанія Shell запустила завод у Бінтулу (Малайзія) потужністю 500 тис. т/р, використовуючи Co-Zr каталізатор та оригінальну технологію «середніх дистилятів». Сировиною служить синтез-газ, одержуваний парціальним окисненням місцевого газу. В даний час Shell будує завод за тією ж технологією, але на порядок більшої потужності в Катарі. Свої проекти в галузі синтезу ФТ різного ступеня опрацювання мають також компанії Chevron, Conoco, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum та інші.

Наукові засади процесу

Синтез ФТ можна розглядати як відновлювальну олігомеризацію оксиду вуглецю:

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nН 2 О

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nН 2 О

Тепловий ефект значний, 165 кДж/моль.

Каталізаторами є метали VIII групи: найбільш активний Ru, потім Co, Fe, Ni. Для збільшення поверхні їх часто наносять на пористі носії, так силікагель та глинозем. У промисловості знайшли застосування лише Fe та Co. Рутеній занадто дорогий, крім того, його запаси на Землі занадто малі для використання як каталізатор у багатотоннажних процесах. На нікелевих каталізаторах при атмосферному тиску утворюється в основному метан (n=1), при підвищенні тиску нікель утворює летючий карбоніл і вимивається з реактора.

Побічними реакціями синтезу вуглеводнів із СО та Н 2 є:

• гідрування оксиду вуглецю до метану: СО + 3Н 2 → СН 4 + Н 2 О + 214 кДж/моль
• реакція Белла - Будуара (диспропорціонування СО): 2СО → СО 2 + С
• рівновагу водяного газу: СО + Н 2 О ↔ СО 2 + Н 2

Остання реакція має особливе значення для каталізаторів на основі заліза, кобальті вона майже не протікає. На залізних каталізаторах, крім того, у значних кількостях утворюються кисневмісні сполуки - спирти та карбонові кислоти.

Типовими умовами процесу є: тиск від 1 атм (для Co каталізаторів) до 30 атм, температура 190-240 °C (низькотемпературний варіант, для Co і Fe каталізаторів) або 320-350 °C (високотемпературний варіант, для Fe).

Механізм реакції, незважаючи на десятиліття його вивчення, в деталях залишається неясним. Втім, ця ситуація є типовою для гетерогенного каталізу.

Термодинамічні закономірності продуктів синтезу ФТ такі:

1. Можливе утворення з СО та H 2 вуглеводнів будь-якої молекулярної маси, виду та будови крім ацетилену.
2. Імовірність утворення вуглеводнів зменшується в ряду: метан > інші алкани > алкени. Імовірність утворення нормальних алканів зменшується, а нормальних алкенів підвищується із збільшенням довжини ланцюга.
3. Підвищення загального тиску у системі сприяє утворенню більш важких продуктів, а збільшення парціального тиску водню у синтез-газі сприяє утворенню алканів.

Реальний склад продуктів синтезу вуглеводнів із СО та Н 2 істотно відрізняється від рівноважного. У більшості випадків розподіл продуктів по молекулярній масі в стаціонарних умовах описується формулою p(n) = n(1-α)²α n-1 де p(n) - масова частка вуглеводню з вуглецевим номером n, α = k 1 /(k 1 + k 2), k 1, k 2 - Константи швидкості зростання та обриву ланцюга, відповідно. Це т.зв. розподіл Андерсона – Шульца – Флорі (ASF distribution). Метан (n=1) завжди присутній у більшій кількості, ніж передбачається розподілом ASF, оскільки утворюється незалежно реакції прямого гідрування. Величина α знижується зі зростанням температури і, як правило, зростає зі зростанням тиску. Якщо реакції утворюються продукти різних гомологічних рядів (парафіни, олефіни, спирти), то розподіл для кожного з них може мати свою величину α. Розподіл ASF накладає обмеження на максимальну селективність будь-якого вуглеводню або вузької фракції. Це друга, після теплознімання, проблема синтезу ФТ.

Використання

В даний час дві компанії комерційно використовують свої технології, засновані на процесі Фішера - Тропша. Shell в Бінтулу, Малайзія, використовує природний газ як сировину і виробляє, переважно, малосірчисте дизельне паливо. Sasol у Південній Африці використовує вугілля як сировину для різноманітних товарних продуктів із синтетичної нафти. Процес і сьогодні використовується в ПАР для більшої частини дизельного палива країни з вугілля компанією Sasol. Процес використовувався в ПАР для задоволення потреб енергії під час ізоляції при режимі апартеїду. Увага до цього процесу відновилося в процесі пошуку шляхів отримання малосірчистих дизельних палив для зменшення шкоди навколишньому середовищу, що наноситься дизельними двигунами. Маленька американська компанія Rentech в даний час сфокусувалася на перетворенні заводів з виробництва азотистих добрив від використання як сировини природного газу до використання вугілля або коксу та рідких вуглеводнів як побічний продукт.

У вересні 2005 року губернатор Едвард Ренделл заявив про створення підприємства Waste Management and Processors Inc. - використовує технології, ліцензовані у Shell та Sasol. Буде побудована фабрика, що використовує синтез Фішера – Тропша для переробки так званого непридатного вуглецю (залишків від вуглевидобутку) у малосірчисте дизельне паливо на ділянці біля міста Mahanoy на північному заході Філадельфії. Штат Пенсільванія взяв на себе зобов'язання купувати значний відсоток продукції заводу і разом з Департаментом енергетики США (DoE) запропонував понад 140 мільйонів доларів податкових пільг. Інші видобувні вугілля штати також розробляють такі плани. Губернатор штату Монтана Бріан Швейцер (Brian Schweitzer) запропонував побудувати завод, який використовуватиме процес Фішера – Тропша для перетворення вугільних запасів штату на паливо, щоб зменшити залежність США від імпорту нафти.

На початку 2006 року у США розглядалися проекти будівництва 9 заводів із непрямого зрідження вугілля сумарною потужністю 90 – 250 тис. барелів на день.

Китай планує інвестувати 15 млрд дол. до 2010-2015 років. у будівництво заводів із виробництва синтетичного палива з вугілля. Національна Комісія Розвитку та Реформ (NDRC) заявила, що сумарна потужність заводів зі зрідження вугілля досягне 16 млн тонн синтетичного палива на рік, що становить 5% від споживання нафти у 2005 році та 10% імпорту нафти.

Технології переробки вугілля рідке паливо породжують безліч питань із боку екологів. Найбільш серйозною є проблема викидів вуглекислого газу. Останні роботи Національної лабораторії з відновлюваних джерел енергії США (National Renewable Energy Laboratory) показали, що в повному циклі викиди парникових газів для вироблених з кам'яного вугілля синтетичних палив приблизно вдвічі вище за свій еквівалент, що базується на бензині. Викиди інших забруднювачів також сильно збільшилися, проте багато з них можуть бути зібрані в процесі виробництва. Поховання вуглецю було запропоновано як спосіб зменшення викидів оксиду вуглецю. Закачування CO 2 у нафтові пласти дозволить збільшити видобуток нафти та збільшити термін служби родовищ на 20-25 років, проте використання даної технології можливе лише за стійких нафтових цін вище 50-55 дол. за барель. Важливою проблемою при виробництві синтетичного палива є високе споживання води, рівень якого становить від 5 до 7 галонів на кожен галон отриманого палива.