Крекинг или гидрокрекинговые масла
Крекинг (англ. cracking, от crack – расщеплять) – переработка нефти и ее фракций для получения, главным образом, моторного топлива, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжелых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге происходят изомеризация и синтез новых молекул, например, в результате циклизации, полимеризации и конденсации.
Крекинг является одним из основных методов получения моторного топлива (в частности, бензина) и может осуществляться как чисто термический процесс – термический крекинг, так и в присутствии катализаторов – каталитический крекинг.
Реакции распада при термическом крекинге обычно рассматриваются как цепные, протекающие по свободнорадикальному механизму. Продукты термического крекинга, осуществляемого обычно при +470…+540 °С и давлении 4…6 Мн/м2 (40-60 am), содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтилсвинцу и требуют дальнейшей переработки путем риформинга.
Термическому крекингу подвергают низкосортные виды тяжелого остаточного нефтяного сырья. Термический крекинг низкого давления, проводимый при +500…+600 °С и под давлением несколько десятых долей Мн/м2 (несколько am), называется также коксованием и применяется для превращения тяжелых продуктов, например, гудронов, в более легкие (выход 60-70 %), используемые для дальнейшей переработки в моторное топливо.
Наряду с этим получают до 20 % кокса, применяемого в различных целях, например, при изготовлении электродов (для дуговых печей, гальванических элементов). Высокотемпературный (650-750 °С) крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному.
Этим способом перерабатывают тяжелое остаточное нефтяное сырье в газ, содержащий до 50 % непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.) и ароматические соединения. Полученные продукты служат, главным образом, химическим сырьем.
Термический крекинг обычно осуществляют в трубчатых печах или в реакторах с твердым циркулирующим теплоносителем, в качестве которого может быть использован образующийся кокс.
Каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов – синтетических или природных алюмосиликатов (активированные глины, например, монтмориллонит) – служит для получения основным компонентом высококачественного моторного бензина с октановым числом до 85, используемого в автотранспорте и авиации.
При этом получают также керосино-газойлевые фракции, пригодные в качестве дизельного или реактивного топлива.
Процесс осуществляет при +450…+520 °С, под давлением 0,2-0,3 Мн/м2 (2-3 am) в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором. И в том и в другом случае катализатор нуждается в регенерации, т. к. при крекинге на нем накапливаются углеродистые отложения (кокс), дезактивирующие катализатор.
Кокс удаляют выжиганием.
При каталитическом крекинге распад гораздо быстрее, чем при термическом. Кроме того, в этом случае происходит изомеризация с образованием насыщенных углеводородов. В результате выход легких продуктов больше, чем при термическом крекинге, а получаемый бензин содержит много изопарафинов и мало непредельных углеводородов, что обусловливает его высокое качество.
Сырьем для каталитического крекинга служит обычно газойль, из которого получают 30-40 % бензина (с содержанием изопарафинов до 50 %), 45-55 % каталитического газойля, 10-20 % газа (в т.ч. 6-9 % бутан-бутиленовой фракции, являющейся химическим сырьем) и 3-6 % кокса.
Для переработки средних и тяжелых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, непригодных поэтому для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода, т.н. гидрокрекинг.
Он осуществляется при температурах +350…+450 °С, давлении водорода 3-14 Мн/м2 (30-140 am) и расходе водорода 170-350 м3 на 1 м3 сырья. Катализаторами служат окислы или сульфиды молибдена и никеля, молибдат кобальта и другие на крекирующих носителях, например, на алюмосиликатах.
Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом на крекирующем компоненте. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70 % (в пересчете на нефть) и сильно снижается содержание в продуктах серы и непредельных углеводородов.
Получаемое моторное топливо (бензин, реактивное и дизельное топливо) отличаются высоким качеством. Значительное применение для получения непредельных углеводородов, используемых как химическое сырье, находит крекинг с водяным паром.
Исходными продуктами служат различные виды нефтяного сырья – от газов нефтепереработки до остатков после перегонки нефтепродуктов.
Крекинг проводят при +650…+800 °С в присутствии катализаторов, например, окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода – низкое коксообразование и большой выход олефинов.
Помимо указанных, существуют и частично используются на практике другие виды крекинга, например, крекинг в присутствии кислорода (окислительный крекинг), электрокрекинг при получении ацетилена (метан пропускают через электрическую дугу).
Была ли полезна статья?
( оценок)
Гидрокрекинговые масла — что это?
Гидрокрекинг
Процесс гидрокрекинга известен относительно недавно, только с середины шестидесятых годов прошлого века. Хотя надо отметить тот факт, что практическое применение было налажено только лишь к середине семидесятых годов в Соединенных Штатах Америки.
Гидрокрекинг-синтетика, полусинтетика или минералка?
Попробуем разобраться.
Полусинтетика – это, по определению, смесь минеральных и синтетических базовых масел. В роли синтетической базы выступают обычно поли-альфа-олефины (ПАО) или эстеры, либо их смесь. В ГК маслах – минеральное масло заменяют на крекинговое. Минеральная основа – самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины (длина углеводородных цепочек – 20…35 атомов) и разного строения.
Из-за этой неоднородности:
- нестабильность вязкостно–температурных свойств
- высокая испаряемость
- низкая стойкость к окислению.
Минеральная основа – самая распространенная в мире моторных масел. ПАО — основа, это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (соединения) коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат бензиновые молекулы, либо нефтяные газы – бутилен и этилен. Преимущества ПАО: не застывают до –60С, высокая стойкость к перепадам температур, старению, низкая испаряемость. Такая масляная основа в 4,5 раза дороже минеральной. Эстеры представляют собой сложные эфиры – продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость.
Недостатки традиционных синтетических компонентов не ограничиваются высокой ценой. Дело в том, что и ПАО и эстеры, в них хуже растворяются присадки, без которых невозможно производство современного моторного масла. Что же касается эстеров, то их отличает повышенная чувствительность к попаданию воды и, особенно, водяного пара. Весьма удачной попыткой совместить высокие качества синтетики с неагрессивностью «минералки» и, главное, за приемлемую цену, стала технология гидрокрекинга, или «НС-синтеза».
Сырьем для ГК масел, в отличие от ПАО, выступают не короткие углеводородные молекулы – мономеры, а тяжелые, длинные углеводородные цепочки из 20…35 атомов и более. Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие «масляные» с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название – «гидрокрекинг». В результате гидрокрекинга получают базовое масло с очень высокими вязкостно – температурными характеристиками – индекс вязкости (ИВ) достигает у них 130 – 150 единиц.
Для сравнения – ИВ у лучших минеральных основ — не более 100. К тому же, НС-масла не разъедают уплотнений, меньше «боятся» попадания воды, гораздо лучше совместимы с присадками чем ПАО и эстеры. И самое главное! Гидрокрекинговая основа стоит всего в 2 раза дороже минеральной, т.е. в 2,5 раза дешевле ПАО и в 3-5 раз дешевле эстеров. Поэтому гидрокрекинговая основа стала повсеместно применяться в производстве синтетик и полусинтетик т.к. она лучше минеральной и дешевле ПАО.
Так же не так давно появилась еще одна интересная технология: GTL Pure Plus от Shell, проще говоря, это синтез нужных нам молекул с нужными нам свойствами из природного газа. Она мало чего имеет общего с производством «обычных масел» и именно ее, на сегодняшний день, можно назвать полностью синтетической.
Дело в том, что масла GTL имеют все преимущества ПАО и при всем при этом не имеют их недостатков, в том числе и цены. И соответственно их рабочие характеристики выше чем у масел на основе гидрокрекинга, как минимум потому что из них не делают полусинтетику и не добавляют минеральную основу.
Что касается цены, то она стоит на уровне «синтетических гидрокрекинговых» масел других известных производителей, а преимущества на лицо.
Хочу заметить, что в линейки Shell имеются, и стоят отдельно (HX8 и HX7), синтетические и полусинтетические масла на основе гидрокрекинга, произведенные по технологии XHVI. И именно эта технология позволяет делать ГК масла сверхвысокого индекса вязкости в отличие от других производителей ГК масел.
Крекинг Определение
Что такое крекинг?
Крекинг — это метод, используемый на нефтеперерабатывающих заводах, при котором большие и сложные молекулы углеводородов расщепляются на более мелкие и легкие компоненты, более полезные для коммерческого или потребительского использования. Крекинг является критическим этапом в процессе переработки сырой нефти.
Другие нефтепродукты, такие как печное топливо, дизельное топливо и бензин, зависят от крекинга.
Ключевые выводы
- Крекинг — это процесс, используемый на нефтеперерабатывающих заводах для получения пригодных для продажи побочных продуктов из сырой нефти.
- Некоторые виды нефти, такие как легкая малосернистая нефть, требуют относительно ограниченной переработки для продажи.
- В зависимости от таких факторов, как производительность различных побочных продуктов нефтепереработки, относительная стоимость таких товаров, как печное топливо и бензин, может со временем колебаться, создавая возможности для спекуляций или хеджирования для трейдеров сырьевых товаров.
Как работает взлом
После добычи из скважины сырая нефть в сыром виде содержит смесь больших и сложных молекул углеводородов. Хотя сырая нефть ценна даже в сыром виде, ее экономическая полезность относительно ограничена до тех пор, пока она не будет подвергнута дополнительным процессам очистки.
Чтобы помочь преобразовать сырую нефть в форму, которая может быть более широко использована, первой и самой важной стадией процесса очистки является разрушение или «расщепление» необработанных молекул углеводородов на более мелкие компоненты.
Эта стадия, обычно называемая «крекингом», позволяет превращать сырую нефть в различные товарные топлива, смазочные материалы и другие продукты.
Хотя основная концепция одинакова во всех случаях, процесс взлома может быть реализован различными способами. Распространенным применением является то, что известно как каталитический крекинг с псевдоожиженным слоем (FCC), который используется при производстве бензина, а также различных дистиллятных топлив.
Крэк одного продукта отражает разницу между ценами на один баррель сырой нефти и один баррель определенного продукта. Например, из сырой нефти в бензин. Нефтеперерабатывающие предприятия и инвесторы также применяют стратегии взлома в отношении нескольких продуктов. Например, баррель нефти превращается в бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей и печное топливо.
Реальный пример взлома
Хотя крекинг является обычной стадией процесса нефтепереработки, некоторые типы нефти, такие как легкая малосернистая сырая нефть, требуют относительно ограниченной обработки для продажи.
Из-за ограниченного объема инвестиций, необходимых для их продажи, такие сорта нефти пользуются большим спросом и имеют высокие цены на международных товарных рынках.
Хотя путем переработки сырой нефти можно производить десятки продуктов, наиболее часто продаваемыми на товарных рынках являются печное топливо и бензин. Хотя их относительные цены меняются со временем в зависимости от спроса и предложения, трейдеры обычно используют эвристику, согласно которой соотношение между ними обычно должно колебаться в пределах 3:2:1. Другими словами, это соотношение предполагает, что три барреля нефти обычно должны приносить доход. два барреля бензина и один баррель мазута.
Когда цены существенно отклоняются от этих соотношений, трейдеры могут пытаться спекулировать на возврате к среднему значению, покупая товар, который кажется недооцененным по отношению к этому соотношению, или продавая тот, который кажется переоцененным. Трейдеры также могут использовать это соотношение в качестве ориентира, стремясь застраховаться от рисков, связанных с этими товарами.
Трещина
Цена барреля сырой нефти и различные цены продуктов ее переработки не всегда идеально синхронизированы. В зависимости от времени года, погоды, мировых запасов и многих других факторов спрос и предложение на определенные дистилляты приводят к изменениям цен, которые могут повлиять на размер прибыли нефтеперерабатывающего предприятия на баррель сырой нефти. На товарном рынке это известно как спред крэка.
Чтобы снизить ценовые риски, нефтепереработчики используют фьючерсы для хеджирования спреда крэка. Трейдеры фьючерсов и опционов также могут использовать крэк-спред для хеджирования других инвестиций или спекулировать на потенциальных изменениях цен на нефть и продукты нефтепереработки.
Трейдеры могут либо покупать, либо продавать крэк-спред. Если вы покупаете его, вы ожидаете, что спрэд крэка усилится, а это означает, что маржа переработки растет, потому что цены на сырую нефть падают и/или растет спрос на нефтепродукты. Продажа крэк-спрэда означает, что вы ожидаете, что спрос на нефтепродукты ослабнет или сам спрэд сузится из-за изменений в ценах на нефть, поэтому вы продаете фьючерсы на нефтепродукты и покупаете фьючерсы на сырую нефть.
Крекинг и связанные с ним процессы нефтепереработки
Мы в значительной степени зависим от сырой нефти, связанных с ней газов и природного газа (главным образом метана) как источника жидкого топлива (бензин, дизельное топливо) и сырья для химической промышленности.
Нефть и связанные с ней газы состоят из смеси сотен различных углеводородов, содержащих любое количество атомов углерода от одного до более ста. Большинство из них представляют собой насыщенные углеводороды с прямой цепью, которые, за исключением сжигания, имеют относительно небольшое прямое применение в химической промышленности или в качестве топлива для автомобилей.
Таким образом, различные фракции, полученные в результате перегонки сырой нефти и попутных газов, должны подвергаться дальнейшей обработке на нефтеперерабатывающих заводах, чтобы сделать их полезными. Наиболее ценными фракциями для химической промышленности и производства бензина являются сжиженный нефтяной газ (СНГ), нафта, керосин и газойль.
Их обрабатывают несколькими способами, включая крекинг, изомеризацию и риформинг.
|
Нефтеперерабатывающий завод
Бензин (бензин) содержит смесь углеводородов с 5-10 атомами углерода. Смесь С 5 -C 10 углеводороды, полученные непосредственно при перегонке сырой нефти, содержат большое количество алканов с прямой цепью. Однако, если эта смесь используется в качестве бензина, она наносит серьезный ущерб двигателю автомобиля.
Бензин, содержащий большое количество алканов с прямой цепью, имеет тенденцию воспламеняться в цилиндре автомобильного двигателя по мере того, как поршень увеличивает давление и до того, как цилиндр достигает оптимального положения. В идеале смесь паров бензина и воздуха воспламеняется искрой при заданном положении поршня в цилиндре. Эта проблема преждевременного зажигания называется преждевременным зажиганием, а также детонацией двигателя. Термин детонация используется, поскольку можно услышать предварительное зажигание. Сильный стук может привести к серьезному повреждению двигателя.
Однако алканы с разветвленной цепью, циклоалканы и ароматические углеводороды гораздо более устойчивы к детонации, а алканы с прямой цепью превращаются в них в ходе ряда процессов на нефтеперерабатывающем заводе, которые описаны в данном разделе.
Стойкость бензина к детонации измеряется по октановому числу (октановое число). Чем выше число, тем меньше вероятность преждевременного воспламенения топлива.
Октановое число определяется по шкале, в которой гептану присваивается произвольная оценка 0, а 2,2,4-триметилпентану (изооктану) — 100 баллов.5% 2,2,4-триметилпентана и 5% гептана имеют октановое число 95. Число 95 не означает, что бензин содержит только изооктан и гептан в этих пропорциях, но что он имеет такую же склонность к детонации. как эта смесь.
Бензины с октановым числом, обычно доступные для автомобилей, варьируются от 95 и выше и содержат смесь неразветвленных, разветвленных, циклических и ароматических углеводородов, произведенных с помощью процессов, описанных ниже.
Эти процессы также используются для преобразования углеводородов с прямой цепью в углеводороды, которые гораздо полезнее для производства химикатов, которые затем используются для производства огромного количества соединений от полимеров до фармацевтических препаратов.
Крекинг
Крекинг, как следует из названия, представляет собой процесс, при котором большие молекулы углеводородов расщепляются на более мелкие и более полезные, например:
Продукты крекинга, такие как этен, пропен, бута-1 ,3-диен и алкены C 4 используются для производства многих важных химических веществ.
Другие, такие как разветвленные и циклические алканы, добавляют к бензиновой фракции, полученной при перегонке сырой нефти, для повышения октанового числа.
Крекинг проводится при высоких температурах двумя процессами
- Паровой крекинг с высоким выходом алкенов
- Каталитический крекинг , в котором используется катализатор и который дает высокие выходы разветвленных и циклических алканов
Паровой крекинг
Установки парового крекинга (рис. 1 и 2) используют различное сырье, например
- этан, пропан и бутан из природного газа
- нафта, смесь углеводородов от С 5 до С 10 , полученная в результате перегонки сырой нефти
- газойль и остатки, в том числе от первичной перегонки нефти
Совсем недавно в Сингапуре впервые была запущена крекинг-установка, сырьем для которой является сырая нефть. Преимущество этого заключается в том, что он исключает дорогостоящие процессы дистилляции, необходимые, например, для производства нафты, и производит более широкий ассортимент продуктов.
Однако недостатком является то, что он может не производить необходимый продукт с достаточно высоким выходом. Например, если вы хотите получить высокий выход этилена, лучше производить его из этана или лигроина. Этот недостаток можно преодолеть, разместив более одного растения на одном участке.
Рисунок 2 Нафта используется в качестве сырья для ряда печей на этой установке парового крекинга, расположенной в Уилтоне, Великобритания. |
Современные установки парового крекинга очень большие, обычно производят 1-2 миллиона тонн продукции в год, и недавно было построено несколько установок, которые могут иметь производительность почти 3 миллиона тонн в год и стоят около 1 миллиарда долларов на строительство,
Газы-реагенты (этан, пропан или бутан) или жидкости (нафта или газойль) предварительно нагревают и испаряют, смешивают с паром и нагревают до 1050-1150 К в трубчатом реакторе (рис.
3). Они превращаются в алкены с относительно низкой молекулярной массой (плюс побочные продукты).
| Рис. 3 Внутри трубчатого реактора, используемого для парового крекинга нафты. Температура около 1150 К. 1. Пары лигроина текут по внутренней части труб в печи 2 Ряды печных пушек, которые сжигают метан для выработки тепла внутри печи 3 Глазок С любезного разрешения SABIC Europe. |
Соотношение различных продуктов парового крекинга существенно зависит от двух факторов.
(a) Состав сырья
Состав продуктов в решающей степени зависит от используемого сырья. Например, из этана и пропана образуется гораздо более высокая доля этилена по отношению к другим продуктам, чем из другого сырья. Однако если больше РПГ (сырого пиролизного бензина), смесь С 5 -C 8 углеводороды, необходимо выбрать нафту или газойль.
Более подробная информация представлена в Таблице 1.
РПГ селективно гидрируют, затем ароматические соединения (бензол, метилбензол (толуол) и диметилбензолы (ксилолы)) удаляют экстракцией растворителем, а остаток используют в качестве топлива, например для смешивания бензина. Таблица 1 Типичные выходы продуктов (%) по массе парового крекинга
различного углеводородного сырья.
Данные из: Нефтяные процессы, том 1, A Chauvel and G Lefebrve,
Institut Français du Pétrole Publications, 1989.
(b) Жесткость используемых условий (температура реакторной печи и время, необходимое для реагентов протекать через него)
Условия, выбранные для температуры печи и расхода нагретых реагентов, зависят от необходимых продуктов, как показано в таблице 2.
| Product | Low severity (1000 K residence time 0.5 s) | High severity (1150 K, residence time 0.1 s) |
|---|---|---|
| Hydrogen | 1 | 1 |
| Метан | 15 | 18 |
| Этен | 19 | 32 |
| Пропен | 16 | 13 |
| C 4 углеводороды | 10 | 9 |
| РПГ | 36 | 18 |
| Прочие | 3 | 9 |
Таблица 2 Выход продукта/% по массе от пара
крекинга нафты.
Важно обеспечить, чтобы исходное сырье не растрескивалось с образованием углерода, который обычно образуется при этой температуре. Этого можно избежать, пропуская газообразное сырье очень быстро и при очень низком давлении по трубам, проходящим через печь. Однако есть проблема; если установка работает при давлении ниже атмосферного, может иметь место утечка, которая позволяет воздуху попадать в газы и образовывать взрывоопасную смесь. Это предотвращается путем смешивания исходного сырья с паром. Пар также действует как разбавитель и препятствует карбонизации.
Эта эндотермическая реакция происходит менее чем за секунду, когда смесь углеводородов проходит по трубам в радиационной части крекинг-печи. Продукты быстро охлаждают (гасят) для предотвращения потерь в результате побочных реакций и разделяют в ходе ряда процессов, включая компрессию, абсорбцию, сушку, охлаждение, фракционирование и селективное гидрирование.
Рис. |
4. Установка парового крекинга в Уилтоне на северо-востоке Англии. Продукты парового крекинга представляют собой смесь углеводородов С1-С4 и разделяются фракционной перегонкой. Некоторые из столбцов:
Установка парового крекинга — одна из самых технически сложных и энергоемких установок химической промышленности. У него есть оборудование, работающее от 100 К до 1400 К и от ближнего вакуума до 100 атм. Несмотря на то, что основы процесса не изменились за последние десятилетия, продолжают улучшаться энергоэффективность печи, обеспечивая постоянное снижение себестоимости продукции.
Каталитический крекинг
Катализатор позволяет использовать более низкие температуры реакции. В каталитическом крекинге с псевдоожиженным слоем исходным сырьем является газойль, который испаряется и проходит через цеолит, получаемый в виде мелкодисперсного порошка (Установка 2), нагретый в реакторе примерно до 700-800 К. Он настолько мелкий, что ведет себя как жидкость и непрерывно вытекает из печи вместе с продуктами крекинга. Температура, время пребывания и катализатор определяют пропорции продукта. После крекинга катализатор отделяют от продуктов, регенерируют сжиганием отложившегося углерода на воздухе (900 К), а затем перерабатываются.
Рисунок 5 Установка каталитического крекинга, используемая для производства алкенов из газойля.
Продукты следующие:
- газ, основными компонентами которого являются этен и пропилен
- жидкость, используемая для бензина и содержащая алканы с разветвленной цепью, циклоалканы и ароматические углеводороды
- высококипящий остаток, используемый в качестве жидкого топлива
Относительные пропорции продуктов, как отмечалось выше, могут быть изменены путем изменения катализатора и температуры.
Можно использовать один из нескольких цеолитов. Например, если выбранный цеолит содержит ZSM-5, выход пропилена увеличивается.
Вариант процесса известен как гидрокрекинг . Крекинг проводят водородом при давлении 80 атм и катализатором из мелкодисперсной платины на кремнеземе или оксиде алюминия. Поскольку присутствует избыток водорода, алкены не образуются, и образуются высокие доли разветвленных алканов, циклоалканов и ароматических соединений, которые необходимы для получения высококачественного «зеленого» бензина. Водород также снижает склонность углеводородов к образованию мелкодисперсного углерода на поверхности катализатора. Продукты реакции разделяют фракционированием.
Гидрокрекинг также используется для крекинга тяжелых газойлей (имеющих более 20 атомов углерода в молекуле углеводорода) до молекул с более короткой цепью, подобных молекулам нафты, которые затем могут подвергаться крекингу с водяным паром с образованием алкенов.
Изомеризация
Изомеризация – это процесс, при котором молекулы углеводорода перестраиваются в более полезный изомер.
Например:
Этот процесс особенно полезен для повышения октанового числа бензина, поскольку алканы с разветвленной цепью сгорают в двигателе автомобиля более эффективно, чем алканы с прямой цепью.
Важным примером является изомеризация бутана (из СНГ) в 2-метилпропан (изобутан):
Пары бутана пропускают над твердым катализатором, хлоридом алюминия, на инертном твердом веществе при приблизительно 300 K. затем два алкана разделяют либо перегонкой, либо пропусканием их через молекулярное сито, алюмосиликат. Алкан с разветвленной цепью улавливается, а алкан с прямой цепью проходит и рециркулируется в реактор. 2-метилпропан впоследствии высвобождается и используется для получения разветвленного алкана, 2,2,4-триметилпентана (изооктана), для бензина.
Риформинг
Риформинг — это еще один процесс, в котором молекулы углеводородов перегруппировываются в другие молекулы, обычно с потерей небольшой молекулы, такой как водород.
Примером может служить превращение молекулы алкана в циклоалкан или ароматический углеводород, например:
Это очень важный процесс для нефтяной и химической промышленности. Он позволяет преобразовывать алканы с прямой цепью в алканы с разветвленной цепью, циклогексаны и ароматические углеводороды, которые используются для повышения октанового числа бензина.
| Рис. 6. Три реактора с неподвижным слоем (блок 3), которые работают последовательно на нефтеперерабатывающем заводе в Фоли на южном побережье Англии. Реакция риформинга, в результате которой образуются ароматические углеводороды и водород, протекает в реакторе 1, за ней следуют реакции изомеризации в реакторе 2 и, наконец, в реакторе 3 реакции крекинга. Он также обеспечивает химическую промышленность очень важными соединениями, такими как бензол, метилбензол, диметилбензолы, этилбензол и циклогексан, которые являются ключевыми материалами для полимерной и других отраслей промышленности.  С любезного разрешения ExxonMobil. |
Алканы, обычно лигроиновую фракцию, смешивают с водородом и пропускают через катализатор при температуре ок. 700 К и давлении ок. 30 атм. Катализатором обычно является платина или рений, диспергированные на оксиде алюминия. Поскольку используется платина, риформинг иногда называют платформингом . Водород гарантирует, что полученные алкены и циклоалкены впоследствии реагируют с водородом с образованием насыщенных соединений.
Алкилирование
Алкилирование – это перенос алкильной группы с одной молекулы на другую. На нефтеперерабатывающем заводе под алкилированием понимают алкилирование алканов, например, 2-метилпропана (изобутана) алкенами, в присутствии сильнокислотного катализатора, такого как фтористоводородная кислота или серная кислота. Реакцию проводят при умеренных температурах (от 273 до 303 К). Охлаждение необходимо, так как реакция экзотермическая.
Продукт из 2-метилпропана и 2-метилпропена (изобутена) представляет собой смесь алканов с разветвленной цепью, в основном 2,2,4-триметилпентана (изооктана):
С пропиленом 2-метилпропан образует смесь, содержащую большое количество 2,3- и 2,4-диментилпентанов.
Эти смеси обладают очень хорошими антидетонационными свойствами и добавляются в бензин для повышения октанового числа.
Если в качестве катализатора используется серная кислота. многие нефтеперерабатывающие заводы будут иметь специальный завод, который принимает отработанную серную кислоту с завода по алкилированию. При рециркуляции серной кислоты разбавленную кислоту сильно нагревают с образованием диоксида серы, который затем подают в контактную технологическую установку, регенерируя чистую кислоту.
Деалкилирование
Противоположное алкилированию происходит, когда метилбензол нагревают с водородом над катализатором. Деалкилирование метилбензола дает бензол, более ценный продукт в химической промышленности. Пары метилбензола и водород пропускают над катализатором из хрома, платины или молибдена, нанесенным на оксид кремния или оксид алюминия, при температуре 820-920 К и давлении 40-60 атм:
Диспропорционирование реагент превращается в два или более разнородных продукта.
