Предыдущая запись см. “Термическое преобразование углеводородов, (часть 1)”.

Синтез непредельных и ароматических углеводородов из фракций нефти может быть инициирован не только высокой температурой, но и катализаторами. Таким процессом является каталитический крекинг дистиллятов С температурой 300-550°С.

Применение катализаторов позволило снизить температуру и давление, повысить выход бензина. Каталитический крекинг может быть осуществлен в присутствии алюмосиликатных катализаторов. Процесс осуществляется при 450-500°С и атмосферном давлении. Скорость процесса при этом в десятки раз выше, чем при термическом варианте.

Так же как и при термической активации, процесс состоит из трех стадий, но активирующей частицей является не радикал, а ион карбония. Этим методом получают авиационные бензины, содержащие значительное количество непредельных и ароматических углеводородов.

Бензины и другие виды топлив могут быть получены крекингом исходного сырья при повышенном давлении водорода. Такой процесс, называемый гидрокрекингом, осуществляется при температуре до 500°С в присутствии сульфидов и оксидов металлов на носителе. При гидрокрекинге протекают процессы расщепления, гидрирования изомеризации углеводородов.

Высокооктановые бензины и ароматические углеводороды получают при каталитической переработке бензинолигроиновой фракции под давлением в присутствии катализаторов – металлов VIII группы (Pt, Рd или Ni), нанесенных на активированный оксид алюминия. Катализаторы регулируют соотношение скоростей протекания этих реакций, так что повышается выход целевого продукта. Этот процесс называется платформингом, и осуществляется он при температуре около 350 °С.

При этом могут протекать реакции дегидрирования, гидрокрекинга и изомеризации. Например, ароматические углеводороды превращаются в основной компонент бензина – бензол, а шестичленные циклические соединения изомеризуются в более энергоемкие циклопентаны.

Бензин прямой гонки подвергается этим дополнительным процедурам, прежде чем он станет продуктом, пригодным для использования как топливо в двигателях внутреннего сгорания. Если залить бензин прямой гонки без обработки в двигатель, то, помимо того, что машина не двинется с места, мы услышим стук в моторе и похожие на выстрелы выхлопы. Это вызвано детонацией, т. е. неупорядоченным загоранием смеси бензина с воздухом.

Иными словами, бензин взрывается, а не сгорает, как того требует технология работы двигателя внутреннего сгорания. Вот почему нормальные парафины, которые преимущественно содержатся в бензине прямой гонки, подвергают процессам крекинга и платформинга, чтобы получить изомеры разветвленного строения.

В качестве меры для оценки эффективности сгорания бензина в двигателях были выбраны два углеводорода – гептан и изооктан:

Качество бензина выражают октановым числом, при этом 0 соответствует гептану, а 100 – изооктану. Октановое число, таким образом, равно содержанию изооктана в продуктах. Это число растет по мере увеличения в бензине содержания углеводородов с разветвленной структурой, непредельных и ароматических.

Повышение октанового числа может быть достигнуто введением в бензин таких добавок, как тетраэтилсвинец, бромэтан, триметилбутан и т. д. Кроме того, в бензин вносится масса других компонентов, придающих ему бактерицидные свойства, понижающие его коррозийную активность и повышающие его морозостойкость.

Сложный путь углеводородов нефти по маршрутам сегодняшней нефтехимии завершается целевым продуктом, в основе которого лежит узкая фракция углеводородов нефти или индивидуальный продукт первичной переработки. Отличительной особенностью современной нефтехимии является то, что на базе лишь одного продукта можно создать самостоятельное производство многих необходимых народному хозяйству химических соединений. Рассмотрим это для основных продуктов термической и каталической переработки бензина прямой гонки – ароматических и непредельных углеводородов.