FischerTropschsyntesen

Die Fischer-Tropsch-Synthese ist eine katalytische Reaktion, bei der Synthesegas aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) unter Einsatz von Übergangsmetall-Katalysatoren in Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird. Sie ist zentraler Bestandteil der Gas-zu-Flüssig-Technologie (GTL) sowie der Kohle-zu-Flüssig-Technologie (CTL) und dient der Produktion von flüssigen Treibstoffen und chemischen Zwischenprodukten.

Aus Synthesegas können Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Kettenlänge hergestellt werden. Die allgemeine Reaktionsgleichung lautet n CO + (2n+1) H2 -> CnH2n+2 + n H2O, was zur Bildung von geradkettigen Paraffinen führt, begleitet von Alkenen, Alkoholen und aromatischen Verbindungen. Die resultierende Mischung hat eine für FT typische Verteilung der Kohlenstofflängen, oft beschrieben durch die Anderson–Schulz–Flory-Verteilung.

Katalysatoren und Betriebsführungen: Zwei Hauptkatalysatorgruppen dominieren: Eisen- und Kobalt-Katalysatoren. Eisen ist robust gegenüber CO2 und Wasser-Gas-Shift-Aktivität und wird oft bei gasifizierten oder kohle-basierten Synthesen eingesetzt; Kobalt liefert tendenziell höhere Ausbeuten an längeren Ketten und geringeren CO2-Emissionen, erfordert jedoch Reinsträger-Synthesegas. Bedingungen umfassen typischerweise moderate bis hohe Temperaturen (HTFT ca. 200–350 °C bzw. LTFT ca. 150–250 °C) und Drücke von mehreren Bar bis zu mehreren Dutzend Bar; LTFT neigt zu längerkettigen Paraffinen, HTFT zu kürzeren Ketten.

Historie und Anwendung: Die Reaktion wurde 1925 von Franz Fischer und Hans Tropsch entdeckt und gewann im 20. Jahrhundert Bedeutung, insbesondere im Kontext der deutschen Kriegs- und später der kommerziellen GTL-Anlagen. Heutzutage wird FT in kommerziellen GTL-Projekten wie Sasol und anderen Einrichtungen genutzt, um Erdgas oder Biomasse in flüssige Kraftstoffe umzuwandeln. Umweltaspekte hängen stark von der Energiequelle des Synthesegases und dem Prozessdesign ab.