Механизм и химизм каталитического крекинга

1. Первичные мономолекулярные реакции крекинга и деалкилирования

a) CnH2n+2 = CmH2m + CpH2p+2 – крекинг парафинов.

b) CnH2n = CmH2m + CpH2p – крекинг олефинов.

c) ArCnH2n+1 =ArH + CnH2n = ArCmH2m-1 + CpH2p – деалкилирование ароматических углеводородов.

d) Цикло-CnH2n = CmH2m + CpH2p – крекинг нафтенов.

Первичные реакции могут осуществляться либо термически, по радикальному механизму, либо каталитически, на апротонных центрах матрицы.

RH+L = R+ + LH-
R+ = низкомолекулярный олефин + R+

R+’ + LH- = R’H + L или R+’ = H+ + олефин

2. Вторичные бимолекулярные реакции

Протекают на поверхности цеолита с участием карб-катиона.

RCH=CH2 + HA = R-C+H-CH3 +A-

Образующиеся карб-катионы отличаются по реакционной способности. Чем стабильнее образующийся карб-катион, тем наиболее вероятно будет протекать реакция с участием этого карб-катиона. По стабильности представлены следующим рядом:

Метил < этил < первичный < вторичный < третичный

Реакции развития цепи включают в себя следующие реакции карб-катионов:

a) Распад С-С связи карб-катионов.

Эти реакции приводят к образованию низкомолекулярных топливных фракций и углеводородов С34 в газах крекинга.

· Легче всего идет разрыв С-С связи, находящейся в β-положении к атому С, который несет заряд

· У образующихся олефинов двойная связь находится у первого атома С

· Из нескольких возможных вариантов наиболее вероятен β-распад карб-катиона с образованием олефина с меньшей длиной цепи.

· Более выгодным для алкилароматики и алкилнафтенов является отрыв всей алкильной группы

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

b) Перенос гидрид-иона.

R1H + R+ = R1+ + RH

Лучшими гидридными донорами являются нафтены, нафтеноароматика, изоалканы, олефины.

Активными акцепторами – наименее стабильные карб-катионы или УВ, которые содержат несколько π-связей (диены).

c) Изомеризация карб-катионов.

Наряду с распадом С-С связи является важной целевой реакцией, повышает товарные качества продуктов. В большинстве случаев изомеризация протекает быстрее, чем крекинг. Изомеризация может происходить либо путем передачи протона, либо метильной группы вдоль УВ цепи.

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

d) Циклизация и дециклизация. Обратимые реакции.

Циклогексан может подвергаться дегидрированию с образованием ароматических УВ. При наличии длинных боковых цепей возможна изомеризация боковой цепи и деалкилирование.

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

e) Алкилирование и полимеризация.

Противоположны крекингу, протекают по карб-катионному механизму. При температуре ниже 400°С доминируют над крекингом, а при высоких температурах равновесие смещается в сторону деалкилирования и деполимеризации.

f) Конденсация ароматических УВ.

Дает УВ с высокой молярной массой. Реакция характерна для каталитического крекинга. Карб-катион вступает в реакции присоединения к аренам, протекают реакции гидридного переноса.

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

Механизм и химизм каталитического крекинга - student2.ru

g) Коксообразование.

При протекании этих реакций на кислотных катализаторах образуется углеродистый материал (кокс). Различают кокс:

1. Каталитический, образованный на кислотных катализаторах

2. Дегидрогенизационный

3. Хемосорбционный

4. Десорбируемый

Образование каталитического кокса связано с реакциями циклизации олефинов, конденсации, алкилирования и гидридного переноса.

Коксообразующая способность аренов возрастает в следующем ряду:

бензол→ нафталин→ антрацен

бензол→ дифенил→ терфенил

Наши рекомендации