Первичная перегонка сырой нефти.

Фракционная и вакуумная перегонка наряду с экстракцией растворителями позволяет разделить сырую нефть на различные практически важные фракции. Все эти процессы являются физическими. Но для переработки нефти используются еще и химические процессы. Эти процессы можно подразделить на два типа: крекинг и риформинг.

7. Крекинг

Одним из первых и основных и в настоящее время способов химической переработки является крекинг.

Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Промышленный крекинг предложен в 1891 году русским инженером В.Г. Шуховым. Крекинг необходим потому, что потребности в низкокипящих фракциях нефти – особенно в бензине – часто опережают возможности их получения путем фракционной перегонки сырой нефти.

С₁₆Н₃₄ → С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

С₈Н₁₈ → С₄Н₁₀ + С₄Н₈

С₄Н₁₀ → С₂Н₆ + С₂Н₄

В результате крекинга кроме бензина получают также алкены, необходимые как сырье для химической промышленности. Крекинг в свою очередь подразделяется на три важнейших типа: гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг.

1. Гидрокрекинг. Эта разновидность крекинга позволяет превращать высококипящие фракции нефти (воски и тяжелые масла) в низкокипящие фракции. Процесс гидро­крекинга заключается в том, что подвергаемую крекингу фракцию нагревают под очень высоким давлением в атмосфере водорода. Это приводит к разрыву крупных молекул и присоединению водорода к их фрагментам. В результате образуются насыщенные молекулы небольших размеров. Гидрокрекинг используется для получения газойля и бензинов из более тяжелых фракций.

2. Термический крекинг (под действием высокой температуры – 470-550°C) протекает медленно с образованием углеводородов с неразветвленной цепью атомов углерода, в процессе наряду с алканами образуются алкены (такой бензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки, но меньшей устойчивостью при хранении, так как легко полимеризуются и окисляются), образуется много низкомолекулярных газообразных углеводородов, которые используют как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, высокомолекулярных соединений (например, полиэтилен).

3. Каталитический крекинг (при более низкой температуре 450-500°C в присутствии катализаторов (используют смесь кремнезема и глинозема – это природные алюмосиликаты состава nAl₂O₃∙mSiO₂)) протекает значительно быстрее, при это происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, непредельных углеводородов содержится меньше: образуются углеводороды, имеющие разветвленную или замкнутую цепь атомов углерода в молекуле, что значительно повышает качество моторного топлива, в первую очередь детонационную стойкость – октановое число бензина. Таким путем получают высококачественный бензин и ненасыщенные углеводороды из тяжелых фракций нефти.

В европейских странах главным сырьем для получения ненасыщенных углеводородов с помощью каталитического крекинга является лигроин. В Соединенных Штатах главным сырьем для этой цели служит этан. Его легко получают на нефтеперерабатывающих заводах как один из компонентов сжиженного нефтяного газа или же из природного газа, а также из нефтяных скважин как один из компонентов природных сопутствующих газов. В качестве сырья для крекинга с паром используются также пропан, бутан и газойль. Продукты крекинга этана и лигроина указаны в табл. 6.

Реакции крекинга протекают по радикальному механизму.