Хімія. 10 клас

Крэкінг

Бензінавая фракцыя складае толькі невялікую долю ад усёй нафты, якая здабываецца, і бензін, што атрымліваецца ў працэсе перагонкі, не можа задаволіць попыт на яго. Таму адной з задач другаснай перапрацоўкі нафты з’яўляецца ператварэнне цяжкіх вуглевадародаў у вуглевадароды бензінавай фракцыі. Для гэтага малекулы з вялікім лікам атамаў вугляроду расшчапляюць на больш дробныя. Гэты працэс называецца крэкінгам.

Пры высокіх тэмпературах адбываецца расшчапленне хімічных сувязей вуглярод-вуглярод, у выніку чаго малекулы вуглевадародаў з доўгім ланцугом атамаў вугляроду ператвараюцца ў вуглевадароды з больш кароткім ланцугом, напрыклад:

Як відаць з прыведзенага прыкладу, з вуглевадароду саставу C₁₂H₂₆ утварылася сумесь алкану і алкену з лікам атамаў вугляроду ў малекулах, роўным 6, што адпавядае бензінавай фракцыі. Неабходна адзначыць, што расшчапленне малекулы зыходнага рэчыва можа адбывацца па любой сувязі вуглярод-вуглярод, напрыклад:

У выніку ўтвараецца сумесь гранічных і негранічных вуглевадародаў пераважна неразгалінаванай будовы. Апісаны працэс называецца тэрмічным крэкінгам. Тэрмічны крэкінг праводзіцца пры тэмпературах да 800 °С. Чым вышэйшая тэмпература крэкінгу, тым мацней драбняцца малекулы зыходных рэчываў. Так, пры тэмпературах каля 800 °С утвараецца вялікая колькасць газападобных алкенаў (этэну, прапену і бутэнаў), якія выкарыстоўваюцца для атрымання палімераў.

Недахопам тэрмічнага крэкінгу з’яўляецца вялікае змяшчэнне ў яго прадуктах вуглевадародаў неразгалінаванай будовы. Таму атрыманы такім спосабам бензін мае невысокі актанавы лік (звычайна не вышэй за 70).

Бензін з больш высокім актанавым лікам можна атрымаць у выніку каталітычнага крэкінгу. Каталітычны крэкінг ажыццяўляецца пры больш нізкіх тэмпературах (400–500 °С) у прысутнасці каталізатараў. У гэтых умовах разам з расшчапленнем малекул адбываецца ізамерызацыя вуглевадародаў, якія ўтварыліся (§ 10), гэта значыць утвараюцца вуглевадароды разгалінаванай будовы.

Рыформінг

Яшчэ больш эфектыўным спосабам атрымання бензіну з высокім актанавым лікам з’яўляецца рыформінг — працэс ператварэння алканаў у араматычныя вуглевадароды пры награванні на каталізатары. Напрыклад, пры награванні гексану на плацінавым каталізатары ён ператвараецца ў бензол:

У аналагічных умовах гептан ператвараецца ў талуол:

Як бачна, у ходзе апісаных рэакцый ад малекул алканаў адшчапляюцца чатыры малекулы вадароду і ўтвараюцца цыклічныя араматычныя вуглевадароды, таму дадзеныя працэсы называюць дэгідрацыклізацыяй або араматызацыяй алканаў. Дэгідрацыклізацыя алканаў выкарыстоўваецца не толькі для павышэння актанавага ліку бензіну, але і з мэтай атрымання бензолу і яго гамолагаў.

Выкарыстанне працэсаў другаснай перапрацоўкі нафты дазваляе давесці выхад бензіну з 15 % (першасная перапрацоўка) прыкладна да 60 %. Акрамя гэтага, у працэсах другаснай перапрацоўкі ўтвараецца вялікая колькасць каштоўных рэчываў, якія з’яўляюцца сыравінай для атрымання палімераў і іншых прадуктаў.