Сущность технологического процесса

Под действием высокой температуры происходят разнообразные химические реакции углеводородов нефтяного сырья. При этом в зависимости от условий крекинга и химического состава исходного сырья состав продуктов реакции будет различен.

Чем больше число атомов углерода в молекуле сырья, тем легче эта молекула подвергается крекингу.

Вторым фактором, влияющим на результат крекинга, является химический состав исходного сырья.

Продукты прямой перегонки нефти, применяемые в качестве сырья для крекинга, состоят из трех основных классов углеводородов: алканов, цикланов и ароматических.

Сырье вторичного происхождения содержит еще и непредельные углеводороды.

Наиболее легко подвергаются крекингу алканы: первоначальным направлением распада является образование двух углеводородов – предельного и непредельного, причем распад в основном происходит симметрично, то есть по середине цепи молекулы.

С16Н34 à C8Н18 + С8Н16

Цетан Октан Октилен

Наряду с этим будет протекать расщепление и по другим связям молекулы с образованием углеводородов с пятью, девятью атомами углеводорода и других.

Термическая устойчивость парафиновых углеводородов с увеличением молекулярного веса падает, поэтому легкий крекинг тяжелого сырья ведется при более низких температурах, чем глубокий крекинг легкого сырья.

Нафтеновые углеводороды простейшего типа в условиях термического крекинга устойчивы и только при температуре выше 500 оС частично распадаются с разрывом кольца и образованием одного или двух непредельных углеводородов:

Легче всего из нафтеновых углеводородов распадаются углеводороды с длинными боковыми цепями:

Нафтеновые углеводороды подвергаются при крекинге также реакциям дегидрогенизации с образованием ароматических углеводородов :

Ароматическое кольцо не подвергается расщеплению, а наоборот, способно уплотняться. Продуктом уплотнения ароматических углеводородов совместно с непредельными является кокс. От ароматических углеводородов с длинными боковыми цепями в условиях термического крекинга полностью или частично отрываются боковые цепи, ядро же ароматических углеводородов сохраняется. В результате этого отрыва получается более простой ароматический углеводород и непредельный или предельный углеводород с открытой цепью.

Простейшие ароматические углеводороды могут частично конденсироваться:

2 С6Н6 à С6Н5 -- С6Н5 + Н2 (дифенил)

Присутствие ароматических углеводородов в бензине повышает его октановое число. Количественное увеличение их в соляровых фракциях при повторном крекинге нежелательно, так как повышает термическую устойчивость фракций и их склонность к коксообразованию.

При термическом крекинге непредельные углеводороды подвергаются различным химическим превращениям:

1. При температуре 500 оС и выше и пониженном давлении начинают преобладать реакции распада с образованием непредельных углеводородов, но с меньшим числом атомов углерода:

С6Н12 --> С4Н8 + С2Н4

гексилен бутилен этилен

2. При температуре 450 -500 оС и повышенном давлении идут реакции полимеризации:

2 С2Н4 à С4Н8

этилен бутилен

Полимеризация газообразных алканов приводит к образованию бензина, а уплотнение более высокомолекулярных углеводородов к образованию тяжелого остатка и кокса.

При высоких температурах непредельные углеводороды изменяют свое строение и превращаются в циклические углеводороды: