Превращения углеводородов различных классов в каталитическом крекинге.

При каталитическом крекинге протекает целый ряд различных реакций. Наряду с расщеплением имеют место реакции изомеризации, алкилирования, полимеризации, гидрирования, деалкилирования.

Рассмотрим главные реакции основых классов углеводородов, входящих в состав сырья каталитического крекинга.

1. Парафиновые углеводороды.

Условием образования карбоний иона, по-видимому, нужно считать термический распад части молекул в начальной стадии. Образующиеся олефины присоединяют протоны, находящиеся катализаторе, и превращаются в карбоний ион.

Затем образовавшийся ион карбония отрывает гидрид ион от молекулы парафинового углеводорода:

Далее реакция протекает по цепному механизму. Для образовавшегося первичного карбоний иона существует два пути превращения:

1. β-распад.

Однако, высокая скорость изомеризации ионов приводит к тому, что распад первичного карбоний иона осуществляется незначительно, выход этилена мал.

2. Изомеризация происходит как путем перемещения гидрид-иона, так и перемещением метил-иона (об этом уже говорилось раньше).

Далее образовавшиеся ионы претерпевают β-распад. Изомеризация с перемещением гидрид-иона дает продукты нормального строения, а изомеризация с перемещением метил-иона дает продукты изостроения.

Как уже говорилось, тепловой эффект реакций изомеризации положителен (экзотермичная), а тепловой эффект реакций расщепления (β-распада) – отрицателен, поэтому создаются благоприятные энергетические условия для протекания этих реакций. Чередование этих реакций продолжается до образования карбоний ионов с числом углеродных атомов 3-5. Тепловой эффект изомеризации этих небольших ионов уже не компенсирует затрат тепла на расщепление. Поэтому карбоний ионы с числом углеродных атомов, равных 3-5 после изомеризации отрывают гидрид-ион от молекулы исходных углеводородов

Затем весь цикл реакций повторяется.

Обрыв цепи происходит при встрече положительно заряженного иона карбония (карбкатионы) с анионом катализатора.

Первая стадия – отрыв гидрид иона от парафинового углеводорода – протекает быстрее в том случае, если гидрид ион отрывается от третичного углеродного атома. Поэтому скорость крекинга разветвленных углеводородов выше, чем нормальных. Кроме того, и распад ионов идет легче с отщеплением третичных карбоний-ионов. В результате в продуктах распада нормальных парафинов с числом угл-родных атомов четыре и более преобладают парафины.

Скорость каталитического крекинга алканов на один-два порядка выше скорости их термического крекинга.