Номер 6, страница 86 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

6. Чем отличается термический крекинг от каталитического? Дайте характеристику бензинов термического и каталитического крекингов.

Крекинг – это процесс расщепления крупных молекул углеводородов, содержащихся в тяжелых нефтяных фракциях, на более мелкие и ценные молекулы. Основная цель крекинга – увеличение выхода светлых нефтепродуктов, в первую очередь автомобильного бензина. Существует два главных промышленных метода крекинга: термический и каталитический, которые существенно различаются по технологии и результатам.

Чем отличается термический крекинг от каталитического?

Ключевые отличия между термическим и каталитическим крекингом заключаются в условиях проведения процесса, механизме химических реакций и, как следствие, в выходе и качестве получаемых продуктов.

• Условия процесса: Термический крекинг проводится в жестких условиях: при высокой температуре (470–550°C) и высоком давлении (2–7 МПа) без участия катализаторов. Каталитический крекинг протекает в более мягких условиях: температура несколько ниже (450–520°C), а давление близко к атмосферному, но процесс идет в присутствии катализатора (чаще всего это алюмосиликаты, например, цеолиты).
• Механизм реакции: В основе термического крекинга лежит свободно-радикальный механизм. Разрыв углерод-углеродных связей происходит случайным образом, что ведет к образованию большого количества непредельных углеводородов (алкенов) и низкомолекулярных газов. Например, расщепление додекана:
  $C_{12}H_{26} \rightarrow C_6H_{14} + C_6H_{12}$
  Каталитический крекинг протекает по ионному (карбокатионному) механизму. На активных центрах катализатора образуются карбокатионы, которые перед расщеплением успевают претерпеть изомеризацию — перестройку в более стабильные разветвленные структуры. Это позволяет получать более ценные продукты.
• Выход продуктов: Термический крекинг характеризуется невысоким выходом бензина (до 35%) и образованием значительного количества крекинг-газа и тяжелого остатка (крекинг-мазута). Каталитический крекинг обеспечивает значительно более высокий выход бензина (40–60% и выше) и ценного сырья для нефтехимии, при этом образуется меньше газа и кокса.

Дайте характеристику бензинов термического и каталитического крекингов

Качество бензина напрямую зависит от метода крекинга, которым он был получен.

Бензин термического крекинга:

• Октановое число: Невысокое, обычно в пределах 65–70. Это связано с преобладанием в его составе алканов линейного строения, которые склонны к детонации.
• Химический состав: Содержит большое количество (до 50%) непредельных углеводородов (алкенов), которые отрицательно влияют на его свойства.
• Стабильность: Низкая химическая стабильность. Из-за высокого содержания алкенов бензин склонен к окислению и полимеризации при хранении, что приводит к образованию смолистых отложений.

Бензин каталитического крекинга:

• Октановое число: Высокое, как правило, 80–92 и выше. Такая высокая детонационная стойкость обусловлена преобладанием в составе изоалканов (углеводородов с разветвленной цепью) и ароматических углеводородов.
• Химический состав: Богат изопарафинами и ароматическими соединениями. Содержание непредельных углеводородов значительно ниже, чем в бензине термического крекинга.
• Стабильность: Высокая химическая стабильность, что позволяет хранить его длительное время без потери эксплуатационных качеств. Он является основным высокооктановым компонентом при производстве товарных автомобильных бензинов (АИ-92, АИ-95).

Ответ:
Термический крекинг отличается от каталитического более жесткими условиями (высокие температура и давление), отсутствием катализатора и свободно-радикальным механизмом реакции, что ведет к получению низкооктанового и нестабильного бензина с высоким содержанием алкенов. Каталитический крекинг протекает в более мягких условиях с использованием катализатора по ионному механизму, который способствует реакциям изомеризации; в результате получается высокооктановый, стабильный бензин, богатый изоалканами и ароматическими углеводородами. Бензин каталитического крекинга является основным компонентом для производства современных автомобильных топлив, в то время как бензин термического крекинга используется в основном как компонент для смешения после дополнительной обработки.