Каталитический крекинг

При каталитическом крекинге расщепление идет на алюмосиликатах не по свободно-радикальному механизму, как при термическом крекинге, а по ионному, через промежуточную стадию положительно заряженных карбокатионов:

Активные центры на алюмосиликатах.

Алюмосиликатные катализаторы AL2O3 х Si2O3 представляют собой гранулированные вещества, обладающие высокой удельной поверхностью В соответствии с современными представлениями на поверхности алюмосиликатных катализаторов имеется 2 типа каталитических центров: протонные и апротонные .

На рисунке представлены предполагаемые структуры этих центров

Образование структур 1,11,111 обусловлено:

1-наличием хемосорбированной воды атомом алюминия;

11 – гидроксильной группой ,сорбированной атомом алюминия

111 – свободная структура

Во всех этих структурах протон приобретает подвижность вследствие сильной поляризации связи О – Н за счет электроноакцепторных свойств координационно ненасыщенного атома алюминия . Катализ осуществляется подвижными протонами.

В апротонных центрах носителями каталитической активности являются координационно ненасыщенные атомы алюминия с координационным числом 5,4 или 3 (хотя очень мала).

С_n Н_2n+2 + MOH ® С_n Н_n+1 + MO

Карбокатионы нестабильны и распадаются на молекулу олефина и карбокатион с более короткой углеродной цепью:

_{+ +}

RCH – CH₂R ® RCH = СН₂ + R

Кроме того они могут отнимать Н⁺ от других нейтральных молекул, превращая их в карбокатионы:

_{+ +}

R + RCH₂ – CH₂R ® RH + RCH – CH₂R и т.д.

благодаря чему развивается ионно-цепной процесс.

В отличие от свободных радикалов карбокатионы легко изомеризуются, поэтому в продуктах много изопарафинов, которые имеют более высокое октановое число по сравнению с н- парафинами.

За счет каталитического перераспределения водорода между молекулами олефина и нафтена повышается содержание ароматических углеводородов:

3 С_n Н_2n + ц–С₆ Н₁₂ ® 3 С_n Н_{2 n + 2} + С₆ Н₆

Технология каталитического крекинга.Основная особенность – быстрое закоксовывание алюмосиликатного катализатора.

Регенерация – выжигание каждые 10 мин. Горячим воздухом при 550-600⁰С.

Совершенствование процесса – создание непрерывных систем.

1 путь – крекинг и регенерация проводится в двух отдельных аппаратах, через которые циркулирует катализатор;

Флюид – процесс – в псевдоожиженном слое микросферического катализатора, при котором реактор и регенератор располагаются друг над другом в одном агрегате колонного типа высотой 60-70 м.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА

1-РЕАКТОР 2-УЗЕЛ РЕКТИФИКАЦИИ 3 – РЕГЕНЕРАТОР 4 – КОТЕЛ УТИЛИЗАТОР