Микромодуль 2 «Термиялық және термокаталикалық процесстер. Көмірсутекті газдарды өңдеу»

Дәріс 11–Типтік термиялық және термокаталитикалық процестердің аппаратуралық рәсімдеудің ерекшеліктері

Дәріс жоспары:

1.Реакторлар құрылысының жалпы принциптері

2. Термокаталитикалық реакторлар жұмыстарының негізгі параметрлері.

3. Погонобөлуші аппаратура

1.Кейбір технологиялық процесстер үшін трубкалы пеш реактор ретінде де қызмет атқарады. Егер термиялық процесстер үшін температура қалыпты болса (480-520 ⁰С) және реакция уақыты минут немесе сағатпен өлшенетін болса, онда аккумулирленген жылу бөліктерімен шикізатпен бірге жылытушы-реакциондық пешке айналады, сосын сыртқы жылытудың қажетінсіз реакционды камерадағы ары қарай шұқырлар процесстеріне пайдаланылады. Осындай камералардың жылуды жоғалтуы реакциондық қоспаның температурасының төмендеуімен сипатталады.

Трубкалы жылытқыш-реакциондық пештердегі крекинг жылуды беру кезінде жану айналасынан, түтінді газдардан трубканың қабырғасы арқылы өтеді. Ауыр шайырлы шикізат үшін крекинг тұрмақ жоғары температурада қыздыру қауіпті, өйткені реакция кезінде трубаның іші кокс қабатымен толып қалады.

Термокаталитикалық және термиялық процесстер үшін крекингтелген шикізатқа жылуды беру шикізатпен тікелей қатты, ыстық жылутасымалдағыштың әсерлесу принципін қолданады. Термиялық процесстер үшін газтәрізді жылутасымалдағыштарды да қолданады.Термокаталиктикалық процесстер үшін қатты жылутасымалдағыш болып катализатор табылады, ол термиялық-инертті материал.

Кейбір каталитикалық процесстер үшін жылуды шикізатқа қос-қостап береді, онда температура процесстің өтуіне қарай қозғалмайтын катализаторда отырады және шикізат булары еңгізілген шикізатқа қарағанда төмен температураға ие болады. Мұндай жағыдай эндотермиялық эффектісі бар процесстерге тән. Егер процесс жылу бөлу арқылы жүретін болса, онда оған жылудың артық мөлшерін сутегімен ала отырып реактордың изотермиялық режимін жасауға болады.Егер жылутасымалдау процессін мерзімді қыздыру арқылы жүргізетін болсақ, онда процесс жартылаймерзімді қыздыруға ие болып ауыспалы-циклдық сипатқа ие болады. Реакторды қолдану аясы арине бірнеше ғана ұолдану аясы тар циклдарда болады, ал қалған уақыт жылутасымалдағышты қыздыру мен қосымша операцияларға жұмсалады.

Егер жылутасымалдағыш катализатор ретінде де қызмет атқарса, онда гранулалардың мөлшерінің өзгеруімен катализатордың ішкі жазықтығының қолдану дәрежесі азаяды. Бірақта өте кішкентай гранулалар алуға болмайды, себебі қабаттың қарсыласу өте тез өсіп кетеді. Кемшіліктері: 1. Егер процесс біршама жылулық эффектімен өтетін болса, онда технологиялық режимінің сақталуы қиындық туғызады, стацианарлы қабаттан шикізатқа баратын жылу интенсивтілігіазаяды және бүкіл жылутасымалдау массасының жылу өтуі нашарлайды. 2.Жеңіл буланатын шикізаттың қолдану керектігі.

2. Пештің тиімді жылулы салмағы мынаны құрайды Q_пол:

Q_пол = Q_с + Q_р

Мұндағы Q_с – шикізатты қыздырып, буландыруға жұмсалынатын жылу кДж/кг, Q_р –крекинг реакциясына жұмсалынған жылукДж/кг. Крекинг өнімінің құрамы шикізат құрамынан ерекшеленеді:

Q_с = G_c(q_пр - q_c)

Мұндағы G_c –пештің жүктелуі,кг/ч, q_пр – айналмалы өнімнің орташа энтальпиясы, кДж/кг, q_c – шикізаттың бастапқы энтальпиясы, кДж/кг.

Шикізаттың жайылу тереңдігі арнайы температурамен болса t_ржәне реакция уақыты τ, онда жылантәрізді реакциялық крекинг V мынаны құрайды(м³):

V=υτ

Мұндағы υ-реакциондық трубалар арқылы өтетін заттың орташа көлемі, м³/с.

Егер реакциондық құрылғы минимальды кокстүзуші процесстің тереңдетілуі болса, онда шикізатты еңгізу бөліктерімен шынжыр бойынша өтеді ол камераның жоғары жағында орналасса, ал шикізаттың шығуы төменгі жағында болады. (1.а. суреті).

Егер термиялық айналулар ауыр және жеңіл кокстенетін шикізаттан тұрса, онда қыздырғыш-реакциондық пеш айналу тереңдігін аз ғана керек етеді, ал негізгі рөлді жылытпайтын шығаратын камераға аударады:(1б сурет).

1сурет. Сырқты жылытқышсыз реакциондық камералар : а – сұйықтың аз дәрежесімен , б – сұйықтың жоғары дәрежесімен

Бірақта сұйықтың жоғары дәрежесімен жұмыс жасауы болады, ол кезде шикізаттың айналуының бірталайы камераның төменгі жағынан енеді, ал реакция өнімдері жоғарыдан келеді. Ұзақ ақыт бойы жоғары температурада болған сұйық коксқа айналады, ал газтәрізді өнімдер камерадан жоғалады.

Жылутасымалдағыштың бөліктері кеуекті немесе кеуексіз болуы мүмкін. Кеуектілігі жоғары болған сайын белгілі қысымда зат бөлігіне тығыздық себеді.

Газдың арнайы тура жылдамдағы кезінде қабаттағы қабат тесіктерін білу керек, яғни бос орынмен алынған салыстармалы көлемді. Бос аймақтағы тесік қабаты мынаған тең ε :

Мұндағы γ_к – бөліктердің мүмкін тығыздығы, γ_н – бөліктердің себілген тығыздығы.

Қабаттың негізгі гидродинамикалық көрсеткіштеріне псевдошірулі критикалық жылдамдық жатады, ол псевдошіруге кеткен газдың минимальды шығынымен анықталады және бөліктің қиялды жылдамдығы пневмокөлік бөлігінің минимальды газға кеткен шығынымен анықталады.Псевдоожиженияның критикалық жылдамдығы келесі формуламен анықталады:

γ- қатты зат бөліктерінің мүмкін болатын тығыздығы, кг/м³, ε-қабат тесіктігі, γ_к –газды ағын тығыздығы, кг/м³.

Бөліктердің қиялды бөлігініңжылдамдығын келесі формуламен анықтайды:

мұндағы х_i –d_iдиаметрлі бөліктің массалық үлесі.

Контактілі процесстің сипатталу тереңідігін білу үшін шикізатқа берілетін көлемді және массалы жылдамдық атты ұғым еңгізіледі,яғни шикізат осы жылдамдықтар көмегімен көліем бірлігімен жылутасымалдағыш массасына түседі.

Қатты қозғалмалы бөліктері бар жүйе үшін циркуляциялының аз ұғымы деген массаның циркуляциялық жылутасымалдағының шикізатқа қатысты көрсетілуі кг/кг. Реакция зонасында жылутасымалдағыштық болу ұзақтығы оның циркуляция қысқалығына қарама-қарсы пропорциональды.

Реакциондық құрылғылардың ессептеу кезінде, олар бұл кезде псевошіру қабатыны приницпі тұрғысында жұмыс істептұрса онда қабаттың кеңейу дірежесін міндетті түрде білу керек.Бос себілген қабатқа кеуектілік қабатының қатынасын бөліктердің әртүрлі тығыздық мен псевошіру қабатының тығыздығы арасындағы қатынаспен көрінеді:

Мұндағы γ_к – қатты бөліктердің мүмкін тығыздығы, кг/м³, γ_сл –псевдоожиженды қабат тығыздығы, кг/м³.

3.Термиялық және термокаталитикалық проецсстердің өнімдері айдапбөлу жүйесіне жіберіледі. Ондай құрылғылардың типтері әртүрге бөлінген. Егер реакцияға өнімінен ауыр компонетті бөліп алу керек болса, онда реактордан соң толыө цилиндрлік аппарат– эвапоратор орнатады, ол жерде конденсация мен қатты қалдықты бөлу жүреді.Крекинг колонналардың құрылғылары тарелка типі бойынша мұнайды атмосфералық айдау құралғысынан ерекшеленбейді, беру тәсілі суландыру, буландырушы секциясы жанында орналасады.

Колонна крекингі мынандай ерекшелікке ие колоннаға реактордан немесес эвапоратор арқылы еңгізілген будың артық жылу шығынын жұмсауымен.

2сурет. Крекинг-колоннаның төменгі бөлігі

Эвапоратордан шыңатын бу өнімдері сұйық шикізат ағыны ретінде кездесед (2сурет).Бу температурасы шикізат температурасынан жоғары болғандықтан жылыту және шикізатты бөліктерімен буландыру қатты заттардың конденсациясы кезіндң бір уақытта жүреді, соңында колоннаның төменгі жағында рецикулят мен шикізатты қаттыланған шикізаты болады, ал жоғарғы жағында фракциондық жеңілдетілген булар кетеді.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: реакторлар құрылысының жалпы принциптері, термокаталитикалық реакторлар, погонбөлуші қондырғылары жұмыстарының негізгі параметрлері

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Шикізаттың жайылу терендігісі дегеніміз не

2. Погонбөлуші аппараттарының типтері қандай?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. С. 466-478.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 166-174 б.

Дәріс 12, 13 - Мұнай мен газ шикізаттарының термиялық крекингінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:

1. Термиялық крекинг термодинамикасының негіздері.

2. Термиялық айналулар химизм және механизм негіздері.

3. Термиялық процестер кинетикасының негіздері. Мұнай шикізатының термиялық айналулар өңдірістік процестерінің негізгі факторлары.

1. Атмосфералық және вакуумдық айдауға қарағандамұнай өнімдері мұнайды физикалық бөлу кезінде алынса бірақ фракцияларға сәйкес келсе, қайнау температуралары бойынша әртүрлі болады, термиялқ крекинг химиялық процесс болып табылады, яғни химиялық процесс жоғары температура мен қысым астында жүреді;сонымен қатар осы факторлардың әсерінінің нәтижесі болып термиялық крекинг кезінде ыдырау, толығу, топтасытыру реакциялары бір мезетте жүреді.

Мұнай өнімдерін өндіруші өндіріс осы уақытта қысым астындағы термиялық крекинг, кокстелу және пиролиз кеңінен қолданылады.

Қысым астындағы термиялық крекингкке азықтық жағармайлық мазут, крекинг-керосині, бензин және газ крекингі үшін мұнай қалдықтар мен дистиляциясы үшін қолданылады.

Мұнай қалдықтарын кокстеу келесі заттарды алу үшін қолднаылады: азықтық кокс, газ, бензин және оның тұздық фракицялары үшін (кокстеу дистиляциясы) олар ары қарай шикізат өңделуіне де түседі.

Дистилляция пиролизі немесе шикізаттың екіншілік дистилляциясы және жеңіл көмірсутектердің этаннан бастап бутанды қоса алғанда олефинді құрамында жоғары газдарды және ароматты көмірсутектерді алу үшін қолданылады.

Кез келген процесстің термодинамикалық өту мүмкіндігі Гиббс энергиясының өзгеру мәнімен анықталады. Гиббса энергиясы ΔG немесеизобаралы -изотермиялық потенциал – жұмысқа айнала алатын ішкі энегрия жүйесі. Егер айтылған шарттарда Гиббс энергиясы азаятын болса, онда ол жүйенің ішкі энергиясы жұмысқа айналады және өздігінен реакця солдан оңға қарай өтеді. Температура 800 К дан жоғары болса Гиббса энергиясыΔG⁰көп реакциялар үшін деструкция қайтымсыз болып мәні қарама қарсы боп келеді.Жоғары олефиндер төменгілеріне қарағанда бөлінуге бейім, олефиндер парафиндерге қарағанда тұрақты. Жоғарғы парафиндердің термиялық крекингі мына температуралық инетервалда өтеді: 480-550 ⁰С. Деструкция реакциясы – бұл көлемнің үлкейуімен жүретін эндотермиялық процесстер.

Көмірсутектердің айналуы тереңдігі мен бағыты температуралық реакциямен анықталады. Осы процесстің өту шарттары толық болу үшін не керек, ол үшін ағымдағы шикізаттың айналу дәрежесі тепе теңдікке жетуі максимальды болу керек. Яғни екі реакцияның бірінің термодинамикалық мүмкіндігін анықтап, сол арқылы тепе теңдік константасын анықтайды.Термодинамикалық есептеулер процесстің өту шарттарын реакция өнімінің қайсыбір заттың түзілуін анықтауға мүмкіндік береді.ΔG үлкейюіне қарай тепе теңдік константасын есептеуге болады К_р:

- ΔG = RT ln K_p или lg K_p = - ΔG/19,13T

Тепе теңдік константасымен Гиббсэнергиясы температураға тура тәуелді болып келеді, ондағы температуралық интервал 300-1200 ⁰С осы тәуелділік сызықты сипатқа ие:

ΔG_Т = А + ВТ

Мұндағы А,В – зерттелетін реакцияның температурасына тәуелді жалпы теңдеу коэффиценті ΔG_обр.

Барлық эндотермиялық реакциялар үшін температураны әдеттегіден жоғарылататын болса (ΔG=0) тепе теңдік оңға ығысады реакция нәтижесі жағына қарай деген сөз. Крекингтің термодинамикалық реакциясы жоғарытемпературалы болып келеді, осы кезде көмірсутектердің синтезі экзотермиялық реакцияда термодинамикалық төментемпературалы болып келеді. Арнайы шарттарда температураның төмендеуі кезінде (ΔG=0) термодинамикалық мүмкіндік төментемпературалы процесстерде өсе бастайды.

Осылайша термодинамикалық есептеулер мынаны көрсетеді: тқмен температуралы аймақта термодинамикалық көмірсутекті газдарда жеңіл әрі тұрақты болады. Оларға қарағанда олефиндердің, нафтендер мен арендердің тұрақтылығы төмен. Жоғарытемпературалы аймақта көміртек пен сутек тұрақты ал арен, метан,олефиндер тұрақтылығы аз.

2.Көміртекті мұнайдың негізгі типтері термиялыұ тұрақтылығының өсуіне байланысты келесі қатарға жіктеледі: н-алкандар, изоалкандар, циклоалкандар, арендер, нафтеноароматтық, полициклдық аромататты көмірсутектер.

Көмірсутектердің сипаттамалы қосылуға бейімділігі және химиялыұ айналулары үшін энергия активациясының өсуімен пайдаланылады. Орташа активация энергиясы крекинг кезіндегі температурасы мынаны құрайды: 210-250 кДж/моль.

Алканның крекингі кезінде алкандар мен кіші молярлы массалы алкендер түзіледі:

C_nH_2n+2C_mH_2m + C_qH_2q+2

Алкандардың бөлінуі бос радикалдардың теориясына бағынады және шынжырлы сипатқа ие. 460-550°С температура кезіндегі бутанның бөліну механизмін қарастырсақ.

Біріншілік бөліну кезінде келесі радикалдар – метил, этил, пропил түзіледі:

Тізбекті реакциялар келесі сызба бойынша жүреді:

Тізбектің бұзылуы бос радикалдардың рекомбинациясы кезінде жүреді:

450°С температура аймағында бөліну алкан молекулаларлың тізбегі ортасынан бөлінеді. Қысымның жоғарылауы бөлуіні орынын молекула ортасына араластырады, соған сәйкес қысым астындағы крекинг кезінде сұйықтығ жоғары өнім алуға мүмкіндік туғызады.

Ұзындығы жандық шынжырмен тең нафтендер мен ароматты көмірсутектерге келесі реакциялар тән: шеттік шынжырларды деалкилдеу; арендерге дейін циклоалкандарды сақиналы дегидирлеу; моноциклді нафтендердіңалкены немесе алкан + алкадиен болып бөлінуі.

Гомоядролы арендер және шеттік қысқа шынжырлы арендер практикалық бөлінуге ұшырамайды. Олардың конденсациясы нәтижесінде полициклдың көмірсутектердің жиналуы жүреді. Циклдік көмірсутектердің жиналу реакциясы мен конденсациясының нәтижесі кокстың түзілуіне әкеледі.

Екіншілік жиналу реакциясы мен конденсация 251-377 кДж/моль энергия активациясына ие және жоғары температура кезінде крекингтің біріншілік реакцияларына қарағанда көзге түсерлік болып келеді.

Термиялық крекинг кезінде реакцияның негізгі бағыты термодинамикалық есептеулер нәтижесінде анықталады:

1. Алкандардың С-С байланысын бұзуға бейімділігі тізбек ортасында көміртектің молярлық массасының өсуіне қарай ұлғаяды, ал бұл реакция алкандардыі крекингі кезінде байқалады.

2. Ұзын алкилды тізбекті ароматты көмірсутектер жеңіл крекингке түседі, жанындағы тізбекті алкан мен алкен түріне келтіреді.

3. Циклоалкандарды нәтижесінде ароматты көмірсутектер түзілуімен дегидрлеу термокрекинг шарттарымен жүретін болса практикалық қайтымсыз. Яғни арендерді гидрирлеу крекинг кезінде сутекті бөлу арқылы жүргізу мүмкін емес, практикалық жүзеге аспайды деген сөз.

4. Алкендердің крекингі кезінде нәтижесінде сутек бөле жүретін реакция әбден мүмкін.

5. Ароматты көмірсутектер термокрекинг шарттарында бір бірімен конденсирленеді немесе алкен және диендермен конденсирленеді.

6. Ароматты көмірсутектер шайырлар мен асфальтендармен бір қатарда болады және коксты түзудің негізгі қайнар көзі болып табылады.

3.Термиялық крекингтің біріншілік кинетикалық реакциясы мономолекулярлы айналу теңдеуіне тәуелді:

Мұндағы k – реакция жылдамдығының константасы, с^-1, а- ағымдағы шикізат мөлшері, моль/с, х–шикізаттың айналу терең дігі, моль/с, τ-время, с.

А.И. Динцес және А.В. Фрост көрсетуі бойынша реакция тереңдеген сайын реакция жылдамдығының константасы төмендей береді. Осы зерттеушілер келесі крекинг теңдеуін ұсынған:

Мұндағы β-тоқтату дәрежесін сипаттауша тұрақты.

Термиялық крекинг кинетикасы туралы толық сипаттаманы стадиялық зерттелуі береді, яғни бірінші стадияларда бөлуіну реакциялары байқалса келесілерінде заттың крекингпен әсерлесуі байқала бастайды, ол бастапқы тізбекті реакция теңдеулеріне бағынады.

Аррениус теңдеуін қолданып крекингтің энергия активациясын есептеп шығаруға болады:

Интегрирлеуден соң Т₁ ден Т₂арасында мынаны аламыз:

Мұндағы k₁и k₂–Т₁және Т₂кезіндегі жылдамдық константалары, R–газ тұрақтысы, Дж/моль, Е- активация энергиясы, Дж/моль.

Орташа есеппен энергия активация мынаны құрайды бөлуін реакциясы үшін 210-250 кДж/моль қабаттастыру реакциясы үшін125 кДж/моль.

Вант-Гофф заңы крекинг үшін арнайы температуралық аймақта ғана қолданылады.Реакция жылдамдығын екі еселендіру үшін температураны көтеруге қажетті градус саны жылдамдықтың температуралық градиенті α деп аталады. Кейбір температура кезіндеt_n:

Мұндағы α – t₀денt_nаралығындағы температуралардың орташа градинеті. Бұл мән белгілі температура кезіндегі крекингтің жүру ұзақтығын есептеуге мүмкіндік береді, ал кейбір кезде крекингтің темпераутарлық жылдамдық градинеті кез келген басқа температурада белгілі болуы мүмкін.

Осылайша бөлу кезінде өнім шығымын ұлғайту үшін және тығындау кезінде өнім шығымен азайту үшін процесстің аз уақыты кезінде реакциондық зонада жоғары температураны ұстап тұруға болады.

Мұнай шикізатының термиялық крекинг кезіндегі негізгі факторлары болып шикізаттың термиялық тұрақтылығы, температура мен процесстің жүру ұзақтығы табылады. Бұл факторларды қарастыру кезінде мүнай шикізатының фракциондық және топтық химиялық құрамын ескерген жөн. Химиялық құрамы жақын болған кезде, шикізаттың фракциондық құрамынң оның термиялық тұрақтылығын ауырлатады. Шикізатты ароматты көмірсутектермен байыту оның термиялық тұрақтылығын жоғарылатады. Парафинге негізделген шикізат мына процесс үшін өте жақсы әсер береді: арнайы шикізат ретінде өзі бөлінуші шикізат табылады. Ароматталған шикізат арнайы заты мұнай коксі болып табылатын процесстерге негізделген.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: термиялық крекинг термодинамикасының негіздері, термиялық айналулар химизм және механизм негіздері, термиялық процестер кинетикасының негіздері, мұнай шикізатының термиялық айналулар өңдірістік процестерінің негізгі факторлары.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Термиялық бензиннің шығымына және сапасына процесс қысымы қалай әсер етеді?

2. Алкандар, циклоалкандар, арендер крекинг реакцияларын атап жазыңыздар?

3. Термиялық крекинг реакцияларының бағыттары қандай?

Ұсынылған әдебиеттер:

1.С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. С. 414-464.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 166-179 б.

Дәріс 14–Термиялық крекингтің өндірістік процесстері

Дәріс жоспары:

1. Қысым астындағы термиялық крекинг

2. Ауыр мұнай шикізатты кокстеу

3. Жартылайүздіксіз және үздіксіз кокстеу

1.Қазіргі уақытта қысым астындағы термиялық крекингті қосымша сәулелі мұнайөнімдерін алуда, термогазды өндірісте ( техникалық өндіріске қажетті көміртек алуға), шикізаттың дистилятық термодайындығына арналған крекингтеу құралғысын қолдану кезінде және дистиллятты крекинг қалдықты алу кезіндегі жоғарысапалы анизотропты инелі кокс алуда қолданады.

Процесс термозимиясы оның қаттылығымен анықталады. Термохимиялық реакцияларэндотермиялық болып табылады және олардың өтуі үшін жылу керек. Реакцияның өті тереңдігі температураның әсер ету уақытына байланысты және уақытқа тәуелділік сызықты, ал температураға тәуелділік Аррениус заңымен сипатталады. Комбиринленген уақыт эффектісін есептеу үшін және температураны есептеуге «қаттылық» ұғымы еңгізіледі.

Процесстер қысымы 2 ден 7 МПа аралығында темпера­турасы 480-540 °С болғанда жүзеге асырылады. Крекинг кезінде сәулелі заттар шығымында шикізат қалдығы 30—35 %дан аспайды. Шикізаттың реакция зонасында болу уақыты :жылантәрізді камерада - 1,5-2,5 ал төзімді камерада – 10 – 15 мин.

Шикізат пен өнім. Қалдық (мазуттар, гудрондар және жартылай гудрондар — мөлшермен 70 %) және дистиллятты шикізаттар (каталитикалық крекинг кезіндегі ауыр газдар, приолиздің ауыр шайыры, майларды селективті тазалау экстракты және т.б.)қолданылады.

Қысым астындағы крекинг кезінде және сұйық шикізатты кокстеу кезінде (га­зойлдар, мазуттар, гудрондар) газ құрамы ұқсас болады және құрғақ бөлігінің санымен сипатталады (метан, этан) және көміртектің кейбір түрлерімен (25—30 %) ұқсастық байқалады. Мұнадй ұқсастық радикалды тәзбекті механизм процессі мен және С₃Н₇және одан жоғары радикалдардың санымен сипатталады.

Крекингте сұйық өнім болып кездесетін заттар ароматты көмірсутектер. Бензин крекингінің орташа тереңдік процессі кезінде ол ондай үлкен емес октандық санға ие болады (60—65); ал тереңдетілген процессте ароматты көмірсутектердің концентрациясы өседі, сондықтан октандық саны да жоғары болады. Қысым астында кокстеудің термиялық крекингі кезінде әдеттегі бензиндердің йодтық саны біршама жоғары (80—100 г 1₂ на 100 г).

Крекинг өнімінің құрамы фракциондық ауырлатылса қанықпағандықазаяды; 200—350 °С аралығында қайнайтын крекинг газойлдар көп қолданылатын заттар және дизельды жағармай компоненеті ретінде қолданылып йодтық саны 40—50 г 1₂ на 100 г болады. Одан да ауырырақ фракциялар әдетте рециркуляцияға қайтып оралады немесе крекинг қалдық немесе ауыр газойл ретінде шығарылады. Процесс режимінің тәуелділігіне қарай және шикізат сапасына қарай бұл өнімдер ароматталған болып келеді.Крекинг-қалдық құрамында бірталай көп мөлшерде шайырлы –асфальтты заттар және қатты заттардың біраз бөлігі— карбоидтар болады.

Термиялық крекинг процессінің бірнеше варианттары белгілі:

• - жылан тәрізді реакционды құрылғыда жеке секцияға крекингтің бөлінуі және бөлінбеуімен болатын крекинг;

• - әртүрлі дәрежелі сұйық фазалы төзімді реакциондық камералы крекинг;

• - қосымша айдамалы крекинг, крекинг- вакууме.

Жалпы ретінде крекингте трубкалы пештің болы табылады. Айналмалы тереңдікті керекті жабдықталуына арнайы реакциондық құрылғылар қарастырылған, онда шикізатты арнайы уақыт пен реакция температурасы қалыпты ұсталынып тұрады.

Айта кететін жайт арнайы температуралық интервал кезінде мұнайөңдеуші өндірістік процеестерде (300-1200°С) Гиббс энергиясы температура сызықты тәуелділікпен өзгереді. Және де температуралық коэффицент бұл теңдеуде реакция энергетикасына тәуелді:эндотермиялық реакция коэффициент үшін > 0 және экзотермиялықта–керісінше коэффициент < 0 болады. Коэффтценттің сандық мәні жылу эффектісінің үлкендігіне тәуелді: ол реакцияның жылулық эффектісінінің өсуіне қарай бқрталай жоғарылай алады, өсе алады. Ал жылулық эффектісі аз реакцияларда (мысалы, изомеризацияжәне гидрокрекинг) Гиббс энергиясы температураға аз тәуелді, сол уақытта күшті эндо- және экзотермиялық реакцияларда ол температуралық мәні бірталай күштірек.

2. Мұнай шикізатын кокстеу–мұнай кокстін, көмірсутек газдарын, бензин және керосинді газойлды фракциялы заттарды алу мақсатында 450-540 °С температурадағы терең термодинамикалық крекинг болып табылады. Шикізат–мұнай дистилляциясы, деасфальтизация, термодинамикалық және каталитикалық крекингте қалдықты дистилляцияда, бензин пиролизі мен газойлды фракция нәтижесінде алынатын қатты қалдықтар. Мұнайлы шикізатты кокстеу кезінде барлық шикізат компоненінің айырылуы жүреді, нәтижесінде дистилляциялық фракция мен көмірсутекті газдар түзіледі; көмірсутектердің деструкциясы мен циклизациясы керосиндігазойлды фракицяның интенсивті бөлінуімен жүреді;көмірсутектердің конденсация мен поликонденсациясы және жоғары молекулалы косылыстардың кокспен бірігіп «бәліш» түзуі.Әлемдік практикада кокстеудің ақырындатылған (жартылайуздіксіз) түрін пайдалану кеңінен таралған.

350-380 °С температурада трубкалы пеште алдын ала қыздырылған шикізат ректификациондық колоннаның төменгі бөлігімен үздіксіз қосылуға контактіге түседі, ол реакционды құрылғыдан берілетін атмосфералық қысымда бумен жұмыс жасайды. Нәтижесінде будың жылу және массалмасу бөліктері ағымдғы шикізатпен екіншілік шикізат деп аталатыншикізат түзіп конденсирленеді, ол трубкалы пеште 490-510 °С температураға дейін қыздырылып кокстық камераға түседі –ол камера тік цилиндрлі құрылғы диаметрі 3-7 м және ұзындығы 22-30 м болып келеді. Реакционды камераға масса үздіксіз 24-36 сағат түсіп отырады және оның аккумулирленген жылуымен кокстенеді.

Камераның 70-90% ының кокспен толтырылуынан кейін оны жояды, әдетте жою жоғары қысым астында суық су астында жүргізіледі (до 15 МПа). Кокс дробилкаға түседі онда мөлшері 150 мм болатын бөліктерге бөлінеді,одан соң элеватормен грохотқа түседі,онда 150-25, 25-6 и 6-0,5 ммфракцияларға бөлінеді.Кокс тиелген камераны ыстық өткір бумен қыздырады және жұмыс істеп тұрған кокстық камераны қайтадан кокстелетін массамен толтырып отырады. Кокстелген мұнайлы ұшқыш шикізат өнім, өз кезегінде жартылайсұйытылған қоспаны көрсететін шикізат үздіксіз жұмыс жасап тұрған камераға түсіріледі және нәтижесінде ректификациялық колоннада бөлініп отырады, судан бөлуші газды блокта бу итеруші колоннада газ, бензин және керосинды газойлды фракциядан өтіп отырады. (таблица 1.).

Процесстің әдеттегі параметрлері: камерадағы температура 450-480 °С, қысым 0,2-0,6 МПа, жүру уақыты 48 сағ дейін. Мұнайлы шикізатты ұзақ уақыт кокстеудің артықшылығы –аз кулді кокстың шығуы. Бір ғана шикізаттың өзінен бір ғана тәсілмен 1,5-1,6 есе көп кокс алуға болады, және бқл кезде мұнайлы шикізат үздіксіз кокстенеді. Сондықтан мұнай шикізатын ұзақ уақыт бойы кокстеуді мұнайлы коксты алуда әлбетте қолданады. Мұнайлы шикізаттың кокстелген газдары аралықта (С₁-С₄) и аралғындағы емес (С₂-С₄)көмірсутектер, Н₂және H₂S, газдыфракционды құрылғыға бағытталады.

Мұнайлы шикізаттың кокстелген бензині өз құрамында бірталай мөлшерде қанықпаған көмірстектерден тұрады және 72ден аз емес октандық мәнге ие болады. Сондықтан оларды гидротазалауға түсіреді, ол күкірттің жойылуымен қатар жүреді нәтижесінде каталитикалық риформингте жүреді.Керосиногазойлдыфракциялар –каталитикалық крекингке шикізат, техникалық көміртек өндірісінде, газотрубалы жағармай компоненті өндірісінде және қатуға қарсы профилактикалық заттар мен үгілігіш материалдар өндірісінде (ниогрин, северин, универсин) қолданылады.

3. Қайнап жатқан қабатта үздіксіз кокстеу (термоконтактілі крекинг). Алдын ала жылуалмастырғышта жылытылған шикізат реакторда жылытылған және өлшенген жағыдайда тұрған инертті жылутасымалдағышпен контактіге түседі. Әдетте порошок тәрізді кокстың мөлшері 0,3мм, аз да болса гранула түрінде кездеседі) 6-12 аралығында жазықтықта кокстенеді. Түзілген кокс жылутасымалдағыштан шығарылып реакцяи зонасынан шығып регенраторға (коксжылытқышқа) түседі. Жылутасымалдағыштың соңғы қабатында қлшенген күйдегі ауа көмегімен ток астында 40% дейінгі кокс жанады, ал қалған үлкен бөлігі қажет етушіге жеткізіледі. Жылудын арқасында жандыру кезінде бөлінген кокс бөлігі жылутасымалдағышта ысытылып реакторға қайтып оралады. Жылутасымалдағышты араластыру үшін кокстің бөліктері үшін пневмотранспорт қолданылады, онда газ немесе бу ұсталынып қалады.

Реактордан шығарылатын дистиллятты фракциялар және газдар мұнайлы шикізатты ақырындап кокстеудегі сияқты бөлінеді. Процесстің әдеттегі параметрлері: жылуалмастырғыштағы реактордағы және регенератордағы сәйкесінше температуралар 300-320, 510-540 и 600-620 °С ,реактордажәне регенератордағы қысым 0,14-0,16 и 0,12-0,16 МПа сәйкесінше шикізат пен жылутасымалдағыш арасындағы масса = (6,5-8,0): 1. Мұнай шикізатын қайнау қабатында кокстеу сәулелі мұнайөнімдерінің өндірісін үлкейту үшін қолданылады. Одан басқа үздіксіз мұнай шикізатын кокстеу газдыфикациямен бірге кокс түзетін болса онда оны дизельді немесе котельді жағармайларды алу үшін қолданады.

Кокстеуді периодтық түрде көлденең орналасқан цилиндрлік құрылғыларда жүргізеді, оның   диаметрі 2-4 және ұзындығы 10-13 м болады.Шикізат кубта ақырындап төменнен бастап ашық отпен жылытылады.Ары қарай әдеттегі әдіспен дистиллятты бөліп алады, коксты кептіреді сосын қыздырады (2-3 сағат). Куб астындағы оттық температурасын бірітіндеп азайтады сосын кубты басында су буында салқындатады сосын ауамен суытады. Кокс температурасы төмендегенде 150-200 °Сқа түскенде оны шығаруды бастайды.Процесстің әдеттегі параметрлері: булы фазадағы температура 360-400 °С, қысым атмосфералық. Бұл әдіспен электродты және арнайы түрлі ұшқыштығы аз жоғарысапалы кокс алынады. Бірақ әдіс азөндірісті, металл мен жағармайды кқп шығындайды, сонымен қатар қол еңбегін көп қажет етеді сондықтан өндірісте мүлдем қолданылмайды десе де болады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: қысым астындағы термиялық крекинг, ауыр мұнай шикізатты кокстеу, жартылайүздіксіз және үздіксіз кокстеу, процесс параметрлері

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Мұнай коксінің сапасын қандай көрсеткіштер сипаттайды?

2. Кокстеу қондырғыларының қайсысының өнімділігі жоғары?

3. Кокстеу процесінің негізгі параметрлері?

4. Мұнай коксі қайда қолданылады?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. С. 382-391.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 166-179 б.

Дәріс 15 - Пиролиз

Дәріс жоспары:

1. Процесстің теориялық негіздері

2. Процесстің өндірістік рәсімдеу.

3. Пиролиздің сұйық өнімдерін қолдану және олардың сапасы.

1. Төменгі олефиндердің айтарлықтай этиленнің мұнайхимиялық процесстер өндірісінің негізінің бірі негізінен пиролиз болып табылады.Пиролиз – мұнайлы және газды шикізатты термиялық крекингінің қаттырақ формасының бірі ол 700-900⁰С температурада көмірсутек газын алу үшін қолданылады.

Пиролиз шикізатының негізгі төрт тобын ажыратып көрсетуге болады: 1 Этан, пропан, бутан олардың қоспалары, олар табиғи және қосалқы газдардан бөлінеді; 2 Тураайдаулы және аралас мұнайлы фракция типті бензиндер оның қайнау температурасы 200°С, ал тығыздығы 0,73 г/см³;3 Ауыр дистилляттар қайнау температурасы 380°С;4 Мұнай қалдықтары мен мұнай шикізаты.

Пиролиз өнімдері : 1. Сутекті фракция – 90% ға дейін таза сутекпен өндірілуі керек, 2. Метанды және сутекті фракциялар, 3. Ацетилен – 99,8% тазалығында өндірілуі керек. 4. Этилен – наряду с сортом «полимеризациондық» сортымен қатар алынуы керек және этилбензол өндірісі үшін бірден бір таза өнім болып табылады.

Пиролиза процессінің химизімі. Пиролиз кезінде көмірсутектердің химиялық айналуыларын шартты түрде екі категорияға бөліп қарастыруға болады: біріншілік және екіншілік. Біріншілік реакция нәтижесінде алкендер, этилен, пропилен, бутилен, бутадиен түзіледі. Ал екіншілік реакция нәтижесінде алкендержәне диен көмірсутетері конденсация, полимеризация бір уақытта терең бөлінумен реакциясына түседі, оның нәтижесінде ароматты көмірсутектер: бензол, нафталин, дифенил конденсирленген ароматты көмірсутектер түзіледі.Одан басқа процесс кезінде кокс пен саз түзіледі.

Пироллиз процессі нәтижесінде парафинді көмірсутектердің айналулары.қ-парафиндер – пиролиз кезінде Н₂, СН₄, этилен, пропилен и т.б заттарды түзеді,яғни радикальды тізбек механизм бойынша реакция жүреді, ол сутектің дегидрогенизация мен диспропорциониролеумен бірге жүреді. Алкандардың бөлінуі С-С байланытарының барлығыныі арасында жүре береді. Бірмезетте сутектің дегидрирленуі жәнедиспропорционирлену реакциялары қатар жүреді.

Мысалға , пиролиз н-гексана С₆Н₁₄.

Біріншілік реакциялар:

Екіншілік реакциялар:

Ұзын радикалдардың бөлінуі β- қалпындағы көмірсутектің бос валентті радикалдары арасында өтеді:

Осы кезде алкендер түзіледі және радикалдар . регенирирленеді

Пиролиз процессіндегішексізкөмірсутектердің айналуы.Шикізат пироилизі кезінде қанықпаған көмірсутектер болмайды, бірақ олар әрқашан көмірсутектердің бөлінуі кезінде басқа класстар түзе алады.

Ең аз диссоциация энергиясына ие байланыс С-С, яғни ол β-қалыпына қатысты екілік байланыс түзуші:

Көмірсутекті тізбектерде бөліну мүмкіндігін β-ережесі анықтайды. Әртүрлі реакцияларда сутекті көміртек атомынан бөлу β-байланысын атомға қатысты көмітекті электрон арқылы бөлуге қарағанда жеңіл болады. Бұл пиролизде өнім ретінде алкендер: этилен және пропилен табылады. Терең дәрежесі айналу радикальды реакциядан сутекті алу алкендерде басұандай болады оның нәтижесінде винильды, аллильды және тағы басқа қанықпаған радикальдар түзіледі.Олар бутадиен мен ароматты көмірсутектердің қайнар көзі болып табылады.

700°С тан жоғары температурада диендер полимеризация жолымен тығыздалуға (1) және алкендемен конденсацияға түсіп (2) нәтижесінде циклдық көмірсутектер түзуге қатысады:

Арендер мен циклоалкандардың айналулары

Циклогександы бөлудің негізгі реакциясында температурасы 700-800°Сжәнеτ = 0,5 – 1,5с болып дегидрирлеу сақинасымен бірмезеттебөлінеді, нәтижесінде бөлінудің басты өнімдері болып этилен, сутек, пропилен және дивинил табылады:

Алкилароматты көмірсутектердің пиролизі кезінде жалғыз біріншілік реакция болып деалкилирлеу реакциясы табылады.

2. Пиролизге жаңаша осы заманға сай құрылғыларының өндірісі этилен бойынша 300, 450 және 600 мың. т/жылына тең болады. Принципиальды технологиялық сызба: 300 мың. т/год шығаратын құрылғы өзіне пиролиздіңұштарын қосады, сонымен қатар дайындаушы ұштар, компримирлеуші, пирогаздарды тазалау, кептіру және бөлу (1сурет) құрылғыларынан тұрады. Негізі пиролизді арнайы конструирленген трубка типті пиролиздік пештерде жүргізеді. Жаңа пештерде жылан тәрізді көлденең орналастырылған радинттық секциялар қолданылады, онда конвекциондық пешті пештің жоғарғы жағына орналастырады.Мұндай пиролиз пештері жоғары жазықтықты жылу ағынының тығыздығымен (до 185 кВт/м²), жоғары жылу кпд (до 94%)және өнімділігі (до 113 тыс. т/год) сипатталады және жылантәріщді секция кішкентай ұзындықты болып келеді (25-35 м). Қазіргі заманының жаңа өндірістерінде әдетте паралелльді жұмыс істеуші мұнай фракциясы мен этан өнідірісіне арналған құрылғылар қолданылады ( 8-9 құрылғы мұнайфракциясы үшін, 1-2 құрылғы этанға). Пиролиз өнімдерін алдын ала 400 ⁰C дейін салқындатады, ол қалдықты буландырғыш құрылғыда өтеді (онда қаныққан су буын алады оның қысымы 12 МПа, ол буқыздырғышта 540 ⁰C дейін қыздырылып компрессорлар мен насостарда энергопривод ретінде қолданылады).

Дайындаушы узелда алынған газдық ағын 180⁰Cқа дейін салқындатылады, ол кезде ол ауыр смола мен араластырылып пирогаздың өзінің, су мен пироконденсаттың бөлінуімен фракционданады. Узелда компимирлеу, тазалау, пирогазы кептіру 1,9-4 МПа дейін сығылады ол бес сатылы компрессормен салқындатылады да әрбір сатыда сығылып сұйық көмірсутектер бөлініп отырады. 4-ші сатыдан кейін пирогаз H₂S және CO₂ден тазалануға түседі (при 1,9 МПа), ал 5-шіден соң цеолитпен кептіріледі(при 4 МПа). Газды бөлу узелда төментемпературалы ректификацияда жеке өнімнің бөлінуімен жүреді. Этан-этилендіжәне пропан-пропиленді фракциядар селективті гидрирлеуге келесілерден тазалану үшін түседі: ацетиллен, аллен, метилацетилен (сутектің қайнар көзі болып пирогаздың сутекті фракциясы табылады). Өнімді пирогазда косплексті химиялық қолдану кезінде ацетилен және оның қоспалары бөлінеді. Газтәрізді және сұйық өнімдер пиролизі шикізат пен оның процессінің режиміне тәуелді.

3.Сұйық өнәмдердің сапас шикізат пен оның қатты режиміне тәуелді. Сұйық заттардың фракциондық құрамы ағымдағы шикізаттың ауырлауы өзгертеді.Сұйық өнімдерді айдаудан соң құрылғылар 4 фракцияға бөлініп кетеді : С₅(до 70 ⁰С), 70-130 ⁰С (бензолды-толуолды), 130-190 ⁰С (С₈ – С₉) и > 190 ⁰С (ауыр шайырлы). С₅фракциясы жартылай шексіз көмірсутектермен көрсетілген, олардың 50% циклопентадиен және изопренге сәйкес келеді. Циклопентадиен пестицидтер, пластификаторлар алуға қолданылады. Изопрен – синтетикалық каучук өндірісінің негізгі шикізаты.

Фракцияны 70-130⁰Сгидрирлеуге әкеледі, экстракциялар немесе адсорбциялар келесі ректификациялық бөлінуге әкеледі.

Фракциялардың негізгі компоненттері болып 130-190 ⁰Стағы стирол, инден және дициклопентадиен табылады. Бұл фракция полимерлішайыр өндірісінде қолданылады.

Шайырдың қатты бөлігінен 190-230 ⁰Ста фракцияны нафталинді бөліп алу мақсатында айырады.Шайырдың қатты бөлігі шайырлы асфальтты компоненттерден тұрады. Ол кулсіз кокс пен саз өндірісінде қолданылады.

Сұйық өнімдердің пиролизіне ароматты көмірсутектердің жоғары концентрациясы сипатты. Жеңіл фракцияларда бензол мен толуол және аз концентратты мөлшерде С₈ көмірсутектері біраз біраз құрамында болады.

Ал ауырлау фракциялар нафталин мен метилнафталиннен тұрады.

Сұйық өнімдердің басқа сипаты – шексіз көмірсутектер– олефиндер, циклоолефиндер, диендер.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: пиролиз механизмі мен химизмі, пиролиз өнімдері, пиролиз пештерінің құрылысы, сұйық өнімдердің сапасы

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Пиролиз міндеті неде?

2. Пиролиз процесінің химизмін сипаттаныз. Қандай негізгі өнімдер түзіледі?

3. Пиролизді қандай аппараттарда жүргізеді?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. С. 322-401.

2. Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 166-179 б.

Дәріс 16, 17–Каталитикалық крекинг

Дәріс жоспары:

1. Крекингкатализаторлары

2. Каталитикалық крекингтің механизмі, химизімі және кинетикасының негіздері

3. Өндірістік процесстердің негізгі факторлары

4. Каталитикалық крекингтің өндірістік құрылғылары. Негізгі аппаратуралар мен жабдықтар.

1.Каталитикалық крекинг мұнайдың терең өңделу процессі болып табылады, нәтижесінде 78-81 октандық саны бар бензиндік фракцияларды алу олар моторлы әдіспен жүзеге асады алынатын өнімдер: дизельді фракциялар, құрамында көп мөлшерде пропан-пропиленді және бутан-бутиленді фракциялар бар газдар.

Крекингтің өндірістік катализаторларын әртүрлі қатынаста Al₂O₃ и SiO₂ бар алюмосиликаттардан дайындайды.Крекингтелетін катализаторларды үш типке бөліге болады:

а) қышқылмен өңделген табиғи алюмосиликаттар;

б)кремний оксиді мен алюминий оксидінің әртүрлі қатынастарындадағы аморфты синтетикалықт алюмосилиикаттар;

в) кристаллды синтетикалық алюмосиликаттар.

Барлық крекинг катализаторлары қышқылды орталықтарының барымен сипатталады, олар жоғары температура мен катализатордың активтілігімен анықталады. Табиғи алюмосиликаттар құрамында темір болмайды және олар термотұрақты емес, катализденетіндері сутекті кокстүзушілер болып табылады.

Аморфты алюмосиликаттар құрамында Al₂O₃жоғары мөлшерде(20-30%) және төмен мөлшерде (10-15%) болғанда оларда темір оксиді болмайды, ал ол оны табиғи етіп тұрған бірден бір фактор, ол жлһоғары мөлшерлі құрамды күкірті бар мұнайлы фракцияларды өңдеу кезінде жоғары термотұрақтылығымен ерекшеленеді, бірақ өту кезіндегі көмірсутектердің айналу дәрежесі ондай жоғары болмайды.

Алюмосиликатты катализаторлардың активтілігін арнайы қоспалардың санымен көтере беруге болады, моторлаушы катализаторлармен, мысалға СО₂, галогенқұрамды көмірсутектер, олефиндер және т.б.

Цеолиттер негізіндегі катализаторлар жоғары активтілігімен ерекшеленеді, шикізаттың айналу дәрежесі кіру кезінде ұлғая береді, айналу терең крекингпен жалғастырылады, бензин құрамы құрамындағы көп мөлшерлі парафиндер мен ароматты көмірсутектер бар болуымен ерекшеленеді. Кокс пен газ шығымы азаяды.

Каталитикалық процесстерінің катализаторлары. Алюмосиликатты ультратұрақты цеолитқұрамды микорсферикалық катализаторлар қолданылады,олар процесстің жүруін 5-10 секундқа келтіре алады. Аморфты алюмосиликаттар кеуектілігі жоғары 80 нм диаметрлі болса, ол жоғары молекулалы үлкен адсорбциялы шикізатпен қамтамасыз етеді. Цеолит құрамы катализаторда массасының 20-30% құрайды. Барлық крекинг катализаторлары мүмкіндігінше барлығы сирек жер металлдарының оксидтерінің элементтерінен тұрады. Лантан мен онымен қатар жүретін элементтер қолданылады: неодим, диспрозий және тағы сол сияқты тұрақтылықты элементтер. СЖЭ оксидтер катализатордағы құрамы масасының 2,5%нан аспайды. Катализатордың орташа құрамы мен физикалық құрылысы 1кестеде көрсетілген.

1кесте –катализатордың орташа құрамы

көрсеткіштер	Өлшеу бірлігі
% масса құрамы .:
Al2O3	30-45
SiO2	50-68
РЗЭ	0,6-2,5
Na2O3	 0,25
Себілетін тығыздық, кг/м3	680-840
микроактивтілік	55-79

2.Катализаторлық крекинг кезінде жүретін реакциялар термиялық крекинг кезіндегі реакциялардан ерекшеленеді, біріншісінде карбоний – иондары түзілсе, онда термиялық крекинг бос радикалдардың түзілу сатысы арқылы өткенде жүреді.Каталитикалық крекинг кезінде біріншілік крекингтік және екіншілік реакциялар жүреді, мысалға көмірсутек қаңқасының изомеризациясы және сутек ауысуы сияқты.

Карбоний-ионының түзілуі міндетті түрде көміртек-сутек байланысының үзілуі болу керек. Дегидирирлеу реакциясының бірінші сатысы болып табылады.

Мұндағы А^- – катализатордың қышқылдық ортасы.

Карбоний-ион катализатордың қышқылдық орталығы А^-пен тығ.з байланысты.

Валентті-қанықпаған қышқылдық катализатор карбоний-ион орталығы көмірсутек электрондары есебінен тұрақтанады.

Реакцияның ары қарай жүруі карбоний-ионымен крекингке түсетін парафинді көмірсутектеоге тәуелді жүреді:

Топтаудың ережесіне байланысты карбоний-иона β-байланысы сияқты бөлінеді.

Жаңа карбоний-ионы өз кезегінде біріншілік карбоний-ион көрсетеді, ал ол Макровников ереждесіне сай топтастырылуы керек, өзінен соң екіншілік және үшіншілік карбоний-ионынын қарапайым молекулаішілік протон қозғалысы арқасында жүзеге асыра отырып:

Парафиндердің каталитикалық крекингі кезінде С₃-С₄ байланыстарының үзілуі байқалады;одан ары қарай молекула орталығына таман С₄-С₅ үзілуі болады жәнеС₁-С₂байланысының үзілуі мүмкіндігі аз болады.

Алкендердің айналуы.Каталитикалық крекинг шарттарында ең активтілігі жоғарысы болып шексіз көмірсутектер табылады. Бірақ олар шикізат крекинг кезнде болмайды, алкендер үздіксіз н-парафиндердің,алкилбензолдар мен алкилциклоалканлардың бөліну процессі кезінде міндетті түрде қатысады.Карбоний-ионы олефинмен аусыпалы гидрид ионы мен әрекеттесіп, шексіз карбоний-ионын түзеді:

Одан ары қарай шексіз карбоний-ионы түсуі мүмкін:

а) β-бөлінуге, нәтижесінде аз молялы массалы алкен түзеді, ол қалған қаныққан бөлігі сутегімен әрекеттесіп кетеді.

б) Шексіз карбоний-ионында молекулаішілік топалмасу жүруі мүмкін,ол протона (б) миграциясына әкелуіә мүмкін, осыдан соң тұрақты карбоний-ионы басұа алкенге қз протоннын береді және оның нәтижесінде диенмен жаңа карбоний-ион (в) түзіледі (сутектің диспропорционирлену реакциясы):

(б)

(в)