1.1.Теоретичиские основы процесса

Химизм и механизм процесса каталитического крекинга.

Механизм большинства реакций каталитического крекинга качественно описывается в рамках карбоний-ионной теории. активными промежуточными частицами в реакции являются карбкатионы, образованные при гетеролитическом разрыве связей в молекуле углеводорода или при присоединении к углеводороду электронодефицитных кислотных групп. Применение данной теории к крекингу на алюмосиликатных катализаторах основано не на экспериментальном определении карбокатионов на поверхности, а на наличии глубокой аналогии в составе продуктов превращения и реакционной способности углеводородов на гетерогенных и гомогенных кислотных катализаторах. Для гомогенных катализаторов образование каробкатионов из разных углеводородов установлено разнообразными физическими методами.

Образование карбокатионов может протекать по аасоциативному и диссоциативному механизмам в зависимости от типа углеводорода, свойств катализатора и среды. При ассоциативном механизме к углеводороду присоединяется протон, кислота Льюиса или другой карбениевый ион. При диссоциативном механизме происходит гетеролитический разрыв связи С-С или С-Н в результате атаки электрофильным агентом, например протоном.

Реакции каталитического крекинга подразделяются на первичные, относящиеся к превращению молекул исходного сырья, и вторичные, в которых участвуют продукты реакции.

1. Крекинг парафинов с образованием алифатических углеводородов меньшей молекулярной массы:

число молей олефина на 1 моль исходного парафина при отсутствии влияния вторичных реакций превращения олефинов ≥ 1.

2. Крекинг нафтенов с образованием олефинов:

нафтен → Олефин + Олефин

если нафтен содержит циклогексановое кольцо, оно обычно не раскрывается:

нафтен → Циклогексан + Олефин

3. Деалкилирование алкилароматических углеводородов:

Алкилароматический углеводород → ароматический углеводород + Олефин

4. Расщепление боковых цепей алкилароматических углеводородов:

Алкилароматический углеводород → Ароматический с боковой олефиновой цепью + Парафин

5. Крекинг олефинов с образованием олефинов меньшей молекулярной массы:

Олефин → Олефин + Олефин

6. Изомеризация:

Олефин → Изоолефин

Парафин → Изопарафин

7. Перераспределение алкильной группы между двумя ароматическими углеводородами:

С₆Н₄(СН₃)₂ + С₆Н₆ → 2С₆Н₅(СН₃)

8. Диспропорционирование олефинов с низкой молекулярной массой:

2Н₂С = СНСН₂СН₃ → Н₂С = СНСН₃ + Н₂С = СНСН₂СН₂СН₃

9. Перераспределение водорода:

Нафтен + олефин → Ароматический углеводород + Парафин

Олефин → 2 Парафина + Диен

Олефин → Парафин + Ароматический углеводород

Циклопарафин → Нафтен + Ароматический углеводород

10. Изомеризация, конденсация и коксообразование

В зависимости от условий крекинга (тип сырья, катализатор, температура, давление, время контакта и др.) соотношение скоростей протекания перечисленных реакций меняется, что и отражается на конверсии сырья, выходе и качестве целевых и побочных продуктов. В то же время при каталитическом крекинге на аморфных и кристаллических алюмосиликатных катализаторах сохраняются общие черты, связанные с близостью механизма протекания реакций.