Розщеплення молекул вуглеводнів протікає по радикальному механізму. Спочатку утворюються вільні радикали:
СН3 - (СН2) 6 - СН2: СН2 - (СН2) 6 - СН3 t
t CН3 - (СН2) 6 - СН2. +. СН2 - (СН2) 6 - СН3
Вільні радикали хімічно дуже активні і можуть брати участь в різних реакціях. У процесі крекінгу один з радикалів отщепляет атом водню (а), а інший - приєднує (б):
а) CН3 - (СН2) 6 - СН2. СН3 - (СН2) 5 - СН = СН2 + АЛЕ
б) CН3 - (СН2) 6 - СН2. + СН3 - (СН2) 6 - СН3
Розрізняють 2 види крекінгу: термічний і каталітичний.
Розщеплення молекул вуглеводнів протікає при більш високій температурі (470-5500 С). Процес протікає повільно, утворюються вуглеводні з неразветвленной ланцюгом атомів вуглецю.
У бензині, отриманому в результаті термічного крекінгу, поряд з граничними вуглеводнями, міститься багато ненасичених вуглеводнів. Тому цей бензин має більшу детонаційної стійкістю, ніж бензин прямої перегонки.
У бензині термічного крекінгу міститься багато ненасичених вуглеводнів, які легко окислюються і полімеризуються. Тому цей бензин менш стійкий при зберіганні. При його згорянні можуть засмітитися різні частини двигуна. Для усунення цього шкідливого впливу до такого бензину додають окислювачі.
Розщеплення молекул вуглеводнів протікає в присутності каталізаторів і при більш низькій температурі (450-5000 С).
Головну увагу приділяють бензину. Його намагаються отримати більше і обов'язково кращої якості. Каталітичний крекінг з'явився саме в результаті довголітньої, завзятій боротьби нафтовиків за підвищення якості бензину. У порівнянні з термічним крекингом процес протікає значно швидше, при цьому відбувається не тільки розщеплення молекул вуглеводнів, а й їх ізомеризація, тобто утворюються вуглеводні з розгалуженим ланцюгом атомів вуглецю.
Бензин каталітичного крекінгу в порівнянні з бензином термічного крекінгу володіє ще більшою детонаційної стійкістю, бо в ньому містяться вуглеводні з розгалуженим ланцюгом вуглецевих атомів.
У бензині каталітичного крекінгу ненасичених вуглеводнів міститься менше, і тому процеси окислення і полімеризації в ньому не протікають. Такий бензин більш стійкий при зберіганні.
Риформинг - (від англ. Reforming - переробляти, поліпшувати) промисловий процес переробки бензинових і лігроїнових фракцій нафти з метою отримання високоякісних бензинів і ароматичних вуглеводнів. При цьому молекули вуглеводнів в основному не розщеплюються, а перетворюються. Сировиною служить бензінолігроіновая фракція нафти.
До 30-х років 20 століття риформинг був різновид термічного крекінгу і проводився при 5400 С для отримання бензину з октановим числом 70-72.
З 40-х років риформинг - каталітичний процес, наукові основи якого розроблені Н.Д. Зелінським, а також В.І. Каржевим, Б.Л.
Молдавським. Вперше цей процес був здійснений в 1940 р в США.
Його проводять в промисловій установці, що має нагрівальну піч і не менше 3-4 реакторів при t 350-5200 С, в присутності різних каталізаторів: платинових і поліметалічних, що містять платину, реній, іридій, германій та ін., Щоб уникнути дезактивації каталізатора продуктом ущільнення коксом , риформінг здійснюється під високим тиском водню, який циркулює черезнагрівальну піч і реактори. В результаті риформінгу бензинових фракцій нафти отримують 80-85% бензин з октановим числом 90-95, 1-2% водню і решта газоподібних вуглеводнів. З трубчастої печі під тиском нафту подається в реакційну камеру, де і знаходиться каталізатор, звідси вона йде в колону ректифікації, де розділяється на продукти.
Велике значення має риформинг для виробництва ароматичних вуглеводнів (бензолу, толуолу, ксилолу та ін.). Раніше основним джерелом отримання цих вуглеводнів була дріб'язок промисловість.
Перспективи на майбутнє
В даний час нафтохімія дає майже чверть усієї хімічної продукції. Нафта - найцінніше природне викопне, що відкрило перед людиною дивовижні можливості «хімічного перетворення». Всього похідних нафти налічується вже близько 3 тисяч.
Нафта займає провідне місце в світовому паливно-енергетичному господарстві. Її частка в загальному споживанні енергоресурсів безперервно зростає. Нафта складає основу паливно-енергетичних балансів всіх економічно розвинених країн.
Продукти, одержувані з нафти, їх застосування
З нафти виділяють різноманітні продукти, що мають велике практичне значення. Спочатку від неї відокремлюють розчинені вуглеводні (переважно метан). Після відгону летючих вуглеводнів нафту нагрівають. Першими переходять в газоподібний стан і отгоняются вуглеводні з невеликим числом атомів вуглецю в молекулі, що мають відносно низьку температуру кипіння. З підвищенням температури суміші переганяються вуглеводні з більш високою температурою кипіння. Таким чином можна зібрати окремі суміші (фракції) нафти. Найчастіше при такій перегонці отримують три основні фракції, які потім піддаються подальшому поділу. Основні фракції нафти наступні:
2. Лигроиновая фракція, в межах від 1500 до 2500 С, містить вуглеводні від С8Н18 до С14Н30. Лігроїн застосовується як пальне для тракторів.
3. Гасова фракція включає вуглеводні від С12Н26 до С18Н38 з температурою кипіння від 1800 до 3000С. гас після очищення використовується як пальне для тракторів, реактивних літаків і ракет.
4. Газойль (вище 2750 C) - дизельне паливо.
5. Мазут - залишок від перегонки. Містить вуглеводні з великим числом атомів вуглецю (до багатьох десятків) в молекулі. Мазут також розділяють на фракції:
a) соляровим масла - дизельне паливо,
b) Мастила (авіатракторние, авіаційні, індустріальні та ін.),
c) Вазелін (основа для косметичних засобів і ліків).
З деяких сортів нафти отримують парафін (для виробництва сірників, свічок і ін.). Після відгону залишається гудрон. Його широко застосовують в дорожньому будівництві.
Застосування продуктів крекінгу.
Менделєєв говорив про нафту, що вона є цінною сировиною для виробництва багатьох органічних продуктів.