8.6.2. Крекінг

Крекінг алканів — це процес термічного розщеплення алканів.

Під дією високих температур алкани розкладаються з розри­вом зв'язків С—С і С—Н. При цьому одночасно відбуваються про­цеси дегідрування, ізомеризації та циклізації. Початкова темпера­тура розпаду алканів залежить від їхньої будови і молекулярної маси: чим більша молекулярна маса, тим легше він розщеплюєть­ся. Розрізняють термічний крекінг і каталітичний.

Термічний крекінг проводять при температурах 800 °С і підви­щеному тискові (2—7 МПа), каталітичний — при температурах 450— 500 °С у присутності алюмосилікатних каталізаторів (А1₂0₃ на си­лікагелі 8Ю₂) при атмосферному тискові.

Найстійкіший до термічного розкладу метан. При температурі 1500 °С він піддається розпаду з утворенням ацетилену:

2СН₄ НС^СН + ЗН₂

ацетилен

Етан розкладається при нижчих температурах (700 °С):

СН₃—СН₃ СН₂=СН₂ + Н₂

Вищі алкани під час термічного крекінгу розкладаються з утво­ренням складної суміші нижчих алканів і алкенів. Розрив ланцюга молекули може статися в будь-якому місці, наприклад:

■*• сн₄ + с₅н₁₀

е^_ус.н₂сн₃

пентен

—*■ с₂н₆ + с₄н₈

Н,

бутен

" с₃н₈ + с₃н₆

пропен

4^п 10 ^{т ,}-2^п4 етилен

*- СиНіп + С₉Н

Термічний крекінг відбувається за радикальним механізмом.

При каталітичному крекінгу розщеплення зв'язків С—С су­проводжується переважно ізомеризацією н-алканів в алкани з роз­галуженим ланцюгом:

А1С1,

а) Н₃С—СН₂—СН₂—СН_{3 100}.^- Н₃С—СН—СН₃

и-бутан СН₃ ізобутан

82

Вуглеводні. Глава 8

Алкани

- 83

А-,0

¹2^и3

з ~^сГ Н₃С-СН-СН₂-СН₃

СН-> ізопентан

б) Н₃С—СН₂—СН₂—СН₂—СН

н-лентан

Крекінг-процес має важливе значення і широко застосовуєть­ся у виробництві високооктанових бензинів (див. розд. 14.2).

8.7. Окремі представники. Застосування

Метан СН₄. За нормальних умов це газ, що не має запаху, мало­розчинний у воді. Метан є основною складовою частиною природ­ного газу. Він широко застосовується як промислове і побутове паливо, а також є важливою сировиною для хімічної промисловості. З нього добувають багато речовин для органічного синтезу, окис-нюючи киснем повітря в присутності деяких каталізаторів:

—- сн.он

метанол

СН. + О.,

- сн₂о

метаналь, формальдегід

* нсоон

метанова,

мурашина кислота

За умов надлишку кисню або на повітрі метан (алкани) згора­ють з виділенням великої кількості теплоти:

СН₄ + 20₂ ► С0₂ + Н₂0 + 882 кДж

У загальному вигляді: С_йН_2й+2 + (Зл+1)/2 0₂

«С0₂ + (л+1) Н₂0 + 0

N1

СН₄ + Н,0

Важливе практичне значення має реакція метану з водяною парою {конверсія метану) при високій температурі і за наявності каталізатора:

800 °С

со + зн,

а також при неповному згоранні: СН₄ + 1/2 0₂ *• СО + 2Н₂

отримують суміш газів (СО, Н₂), які є найважливішою сировиною для органічного синтезу, наприклад: СО + 2Н₂ * СН₃ОН та ін.

Шролізом метану отримують сажу:

_СН4 іоооч^ _{с + 2Нг}

Етан С₂Н_б, пропан С₃Н₈, бутан С₄Ню . За нормальних умов це безбарвні гази, без запаху, легко зріджуються, що дозволяє вико­ристовувати їх у побуті як паливо (балонний зріджений газ). Подіб­но до метану ці алкани широко застосовують у хімічній промис­ловості як сировину для здобування етилену, пропілену, бутадієну

та ін.

Хлоретан (етилхлорид) С₂Н₅С1. За звичайних умов це газ, який при температурі нижче 12 °С є безбарвною рідиною, вогненебез­печний. Виявляє сильну наркотичну дію. При контакті зі шкірою хлоретан унаслідок швидкого випаровування спричиняє сильне охолодження і втрату больової чутливості, що дозволяє викорис­товувати його в медицині для місцевого знеболювання.

Хлороформ (трихлорометан) СНС1₃. Безбарвна рідина з харак­терним солодкуватим запахом (т. кип. 61 °С), малорозчинна у воді, добре розчинна в органічних рідинах. Має широке застосування як розчинник у хімічних виробництвах, а також для одержання бага­тьох речовин з рослинної сировини. На світлі хлороформ повіль­но окиснюється киснем повітря з утворенням високотоксичної ре­човини — фосгену, який може окиснюватися далі за схемою:

СНС1₃ 1°' > СІ—С—СІ ^[°^] » С0₂ + СІ,

-НС1 її « *

Д фосген

Хлороформ справляє сильну наркотичну дію. Раніше його за­стосовували в медицині при комбінованому інгаляційному нар­козі (з ТЧ₂0), але тепер через високу токсичність від нього відмо­вилися.

Йодоформ (трийодометан) СШ₃. Тверда кристалічна речовина лимонно-жовтого кольору з різким характерним стійким запахом (т. гаї. 116 °С). Практично нерозчинний у воді, добре розчиняється в хлороформі. Здавна застосовується як антисептичний засіб у стоматології.

Дифтородихлорометан (фреон-12) СР₂С1₂. За звичайних умов це газ без запаху. Не горючий, не вибухонебезпечний, не токсичний і не спричиняє корозії металів. Зазначені властивості дозволяють використовувати його як хладоагент у холодильних установках, а також у виробництві аерозольних лікарських препаратів.

84

Вуглеводні. Глава 8

В азелінове масло. Це безбарвна масляниста рідина без запаху і смаку, практично не розчинна у воді. За хімічною структурою — суміш алканів з кількістю атомів Карбону до 15. Використовуєть­ся в медицині як проносний засіб, у фармації — при виготовленні лікарських форм та в парфумерно-косметичній промисловості.

Вазелін. Безбарвна або світло-жовтого кольору однорідна ре­човина, практично нерозчинна у воді, являє собою суміш рідких і твердих алканів з кількістю атомів Карбону від 12 до 25. Широко застосовується у фармації як основа для виготовлення мазей.

Парафін. Біла тверда маса без запаху і смаку, жирна на дотик, нерозчинна у воді (т. гаї. 50—57 °С). Парафін складається із сумі­ші твердих алканів з кількістю атомів Карбону від 19 до 35. Засто­совується у фармації як основа для виготовлення мазей. Завдяки великій теплоємності і низькій теплопровідності парафін викори­стовують у медицині для лікування теплом (парафінотерапія).

Озокерит (гірський віск). Тверда воскоподібна маса чорного кольору (т. гаї. = 80 °С). Це викопна речовина нафтового похо­дження. За хімічною структурою являє собою суміш вищих алка­нів і алкенів, смол і мінеральних масел. Застосовується в медици­ні для лікування теплом.

О КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ТА ВПРАВИ