Выход и состав продуктов термического разложения углеводородов

Относительный выход жидких продуктов (бензин и крекинг-остаток или смола пиролиза), газа (крекинг-газ или газ пиролиза) и твердого остатка (кокс или сажа) зависит от 3 основных факторов: вида сырья, температуры и времени контакта.

Разные виды сырья различаются по соотношению в нем водорода и углерода: в этане на каждый атом углерода приходится 3 атома водорода, в бутане — 2,5, а циклогексане — 2, в ароматических компонентах — еще меньше.

Относительно легкое сырье (углеводородные газы и бензин) даст при расщеплении больше газа и мало кокса; наоборот, из тяжелых нефтепродуктов с высоким содержанием углерода (особенно имеющих много ароматических компонентов) получится значительное количество кокса и меньше газа.

Другим важным фактором, влияющим на выход продуктов, является температура. Термическое расщепление высших углеводородов начинается около 400°С, но достигает значительной скорости лишь при 480—550°С, ускоряясь при дальнейшем повышении температуры.

При этом общая закономерность состоит в том, что при прочих равных условиях с повышением температуры возрастает выход газа и кокса и снижается выход жидких продуктов.

От температуры зависят также состав и выход продуктов. При её повышении жидкие продукты расщепления все более обогащаются ароматическими соединениями, а газ — водородом и низшими углеводородами.

Большое влияние на состав продуктов термического расщепления оказывает также время контакта. Поскольку образование водорода, метана, ароматических соединений и кокса, а также полимеризация олефинов явл. последовательными по отношению к первичному расщеплению сырья, то при прочих равных условиях увеличение времени контакта ведет к усиленному развитию этих процессов и к снижению выхода олефинов.

Примерно так же влияет давление: при его уменьшении полимеризация и конденсация первичных продуктов замедляются и растет выход олефинов.

Нефтяной кокс получают из тяжелых остатков под давлением при 500—550°С и большой продолжительности реакции.

Для целевого получения жидких продуктов (бензин или -олефины) используют средние фракции нефти, проводя процесс при 500—550°С и времени контакта, обеспечивающем лишь частичное превращение сырья с рециркуляцией его непревращенной части.

Наконец, пиролиз, кот. предназначен для получения низших олефинов, проводят при 800—900°С, малом времени контакта (0,2—0,5 с) и разбавлении сырья водяным паром.

Выбор сырья для пиролиза очень широк: от этана до сырой нефти, но чаще всего используется прямогонный бензин и УВ газы. Прямогонный бензин дает повышенный выход диеновых соединений и ароматических УВ-ов.

Классификация термодеструктивных процессов

Термические процессы протекают при повышенной температуре, среди кот. различают:

1) Процессы термической деструкции, ориентированные на получение моторных топлив, непредельных газообразных УВ-ов и сажи.

Окисление УВ-ов нефти с получением соединений, явл. промежуточными продуктами орг. синтеза, растворителями, мономерами и исходными веществами для производства полимерных материалов и пластификаторов.

2) Термокаталитические процессы – процессы, кот. проводят при высокой температуре, протекающие в присутствии катализатора. Так получают моторные топлива, обладающие более высоким октановым числом, чем топливо термических процессов. Также получают ароматические УВ и газы, богатые УВ-ами С₃-С₄ как предельного, так и непредельного строения.

3) Гидрогенизационные процессы. Эти процессы происходят под давлением в присутствии водорода. Служат они для удаления из УВ сырья гетероатомных соединений и соединений непредельных УВ.