2.5.1. Крекинг алканов
Крекинг алканов является основой переработки нефти с целью получения продуктов меньшей молекулярной массы, которые используются в качестве моторных топлив, смазочных масел и т.п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности.
Для осуществления этого процесса используются два способа:
термический крекинг (при нагревании без доступа воздуха) и
каталитический крекинг (более умеренное нагревание в присутствии катализатора).
Термический крекинг. При температуре 450–700 oС
алканы распадаются за счет разрыва связей
Например:
Распад связей происходит гомолитически с образованием свободных радикалов:
Свободные радикалы очень активны. Один из них (например, этил) отщепляет атомарный водород Н· от другого (н-бутила) и превращается в алкан (этан). Другой радикал, став двухвалентным, превращается в алкен (бутен-1) за счет образования π–связи при спаривании двух электронов у соседних атомов:
В общем виде этот процесс можно выразить схемой:
При более высокой температуре (свыше 1000°С) происходит разрыв не только связей
СН4 C + 2H2
Каталитический крекинг проводят в присутствии катализаторов (обычно оксидов алюминия и кремния)
при температуре 500°С и атмосферном давлении.
При этом наряду с разрывом молекул происходят реакции изомеризации и дегидрирования.
Пример: крекинг октана
(работа Литвишко Алексея, ученика 9 кл. школы №124 г. Самары).
При дегидрировании алканов образуются циклические углеводороды (реакция дегидроциклизации, раздел 2.5.3). Наличие в составе бензина разветвлённых и циклических углеводородов повышает его качество (детонационную устойчивость, выражаемую октановым числом). При крекинг-процессах образуется большое количество газов, которые содержат главным образом предельные и непредельные углеводороды. Эти газы используются в качестве сырья для химической промышленности.
Основополагающие работы по каталитическому крекингу в присутствии хлорида алюминия проведены