Химизм каталитического крекинга
Каталитический крекинг представляет собой процесс расщепления нефтяных фракций при высоких температурах (440-500 ᵒС) в присутствии алюмосиликатных катализаторов.
При каталитическом крекинге протекают следующие основные реакции. 1. Расщепление углеводородов с образованием более легких молекул.
Например, от молекулы нормального бутилбензола отщепляется боковая цепочка атомов:
С10Н14 → С6Н6 + С4Н8
Бутилбензол |
бензол |
бутилен |
и образуется ароматический углеводород – бензол и олефин-бутилен.
146
При распаде молекул гексадекана (С16Н34) получаются наряду с другими углеводородами С8Н18 и С8Н16:
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16
гексадекан |
октан |
октен |
С повышением температуры крекинга скорость расщепления углеводородов сильно возрастает.
Это позволяет регулировать скорость расщепления изменением температуры в реакторе и направлять процесс в нужную сторону, чтобы увеличить выход желательных продуктов.
147
2. Дегидрогенизация – при этой реакции от молекулы углеводорода отщепляются только атомы водорода.
Примером может служить каталитическая реакция дегидрогенизации нафтенового углеводорода – метилциклогексана С7Н14, от молекулы которого отщепляются 6 атомов водорода и образуется молекула толуола:
С7Н14 → С7Н8 + 3Н2
метилциклогексан |
толуол |
водород |
Часть высвобождающегося водорода присоединяется в процессе каталитического крекинга к олефиновым углеводородам, в результате чего уменьшается содержание непредельных углеводородов в бензинах каталитического крекинга.
148
3. Изомеризация – изменение взаимного расположения атомов внутри молекулы без изменения числа атомов в молекуле. При изомеризации парафиновых углеводородов из соединений с прямой цепочкой получаются углеводороды разветвленного строения.
Так, например, при определенных условиях нормальный пентан может быть превращен в изопентан.
n - С5Н12 → i - С5Н12
Нормальный пентан изопентан
4. Гидрогенизация. При этой реакции к ненасыщенным углеводородам присоединяется водород, и образуются насыщенные водородом соединения. Примером может служить следующая реакция:
олефиновый углеводород октилен, присоединяя два атома водорода, превращается в октан.
|
С8Н16 + Н2 → С8Н18 |
|
|
Октилен |
водород |
октан |
149 |
|
|
|
5. Полимеризация. При этой реакции две или несколько молекул соединяясь, образуют более крупную молекулу. Например, две молекулы этилена (С2Н4) при полимеризации дают выше кипящий углеводород бутилен С4Н8.
В результате полимеризации из летучих олефиновых углеводородов этилена, пропилена, бутиленов образуются углеводороды со значительно меньшей упругостью паров.
при каталитическом крекинге могут протекать и другие реакции.
Каталитический крекинг протекает с поглощением тепла, которое называется теплотой реакции крекинга. Это тепло затрачивается на разрыв связей в молекулах.
Дополнительное количество тепла требуется на нагрев сырья и его испарение до рабочей температуры крекинга.
В результате протекающих при каталитическом крекинге разнообразных реакций получается большое число первоначально не содержащихся в сырье углеводородов.
Результаты каталитического крекинга зависят от условий проведения процесса. Особенно большое влияние оказывают температура, давление и
свойства применяемого катализатора.
150
ПРОИЗВОДСТВО МЕТАНОЛА ИЗ РАЗЛИЧНОГО СЫРЬЯ – ОТ СИНТЕЗ-ГАЗА ДО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Метанол – один из наиболее крупнотажных продуктов нефтегазохимической промышленности, спрос на который на мировом рынке постоянно увеличивается
Его промышленное производство организовано во всех экономически развитых странах и принадлежит к числу наиболее динамично развивающихся процессов.
Так, за последнее десятилетие (начиная с 2010 года) потребление метанола росло в среднем на 5,3% ежегодно
В перспективе до 2030 года спрос на метанол, хоть уже и более низкими темпами, но продолжит рост. Ожидается, что среднегодовая динамика прироста составит 2,6%.
И к 2030 году общемировой объем потребления достигнет 110 млн т, увеличившись относительно 2021 года на 26%.
Большой интерес к метанолу объясняется еще и тем, что он может быть получен из любого углеродсодержащего источника
152
В большей степени метанол востребован не как конечный, а как промежуточный продукт, использующийся для производства продукции более высокого передела.
Все направления потребления метанола условно можно разделить на три ключевых сегмента:
• |
|
химическое направление, где |
|
метанол используется для |
|
получения целого ряда |
|
важных химических |
|
соединений, таких как |
|
формальдегид, уксусная |
|
кислота, изопрен и пр., а |
|
также как сырье для |
|
процесса превращения |
|
метанола в олефины, c |
|
помощью которого получают |
|
этилен и пропилен – базовые |
|
продукты |
я синтеза |
В 2021 году на него пришлось |
|
порядка 60% от совокупного спроса |
|
• топливное направление, где
метанол применяется для получения оксигенатов (МТБЭ, ТАМЭ), диметилового эфира (использующегося в некоторых странах как альтернатива дизельному топливу), а также непосредственно в качестве добавки к бензинам или как чистое топливо;
вмире
•прочее потребление, в том числе использование метанола в газовой промышленности в качестве агента, препятствующего
гидратообразованию при транспортировке природного газа по трубопроводной системе.
Производство формальдегида, используемого для получения различных смол, которые в свою очередь применяются во многих отраслях промышленности (от строительной до мебельной в виде ДСП, МДФ, OSB-плит и пр.), является ключевым потребителем метилового спирта.
В 2020 году на долю производителей формальдегидных смол пришлось 26% совокупного спроса на метанол.
Второе место приходится на топливное направление – 27% от совокупного спроса на метанол в 2021 году.
Китай как мировой лидер |
|
|
промышленного производства |
После Китая по объемам |
|
является и основным потребителем |
||
потребления следуют страны |
||
метилового спирта. |
||
Западной Европы (7,1 млн т), |
||
В 2020 году, по данным мировых |
||
США (6,6 млн т), |
||
аналитических агентств, спрос на этот |
||
Россия (2,6 млн т) и |
||
продукт со стороны КНР составил |
||
Индия (2,1 млн т) |
||
52,6 млн т, или 60% от мирового |
||
154 |
||
потребления. |
||
|
Свойства метанола и его водных растворов
Метанол СН3ОН (метиловый, древесный спирт) – бесцветная, растворимая в воде жидкость со слабым запахом этилового спирта.
замерзает при -97,6 °С, кипит при 64,6 °С,
плотность 0,791 г/см3 при 20 °С.
Физико-химические свойства метанола
155