Номер 8, страница 86 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

8. Как называют процесс ароматизации нефти? Вспомните основные способы получения ароматических углеводородов и составьте уравнения реакций, происходящих при ароматизации нефти.

Процесс превращения алканов и циклоалканов, содержащихся в нефтяных фракциях, в ароматические углеводороды (арены) называют каталитическим риформингом или просто ароматизацией. Это один из важнейших процессов нефтепереработки, основной целью которого является повышение октанового числа бензинов и получение индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов), являющихся ценным сырьем для химической промышленности.

Основные способы получения ароматических углеводородов

Существует несколько промышленных и лабораторных способов получения аренов:

• Каталитический риформинг (ароматизация) нефтяных фракций. Это основной промышленный метод. В качестве сырья используют бензиновые и лигроиновые фракции нефти. Процесс ведут при высокой температуре ($480–540$ °C), давлении ($1–4$ МПа) в присутствии катализаторов (обычно платина или платино-рениевые катализаторы на оксиде алюминия).

• Коксование каменного угля. При нагревании каменного угля без доступа воздуха до $900–1050$ °C образуется коксовый газ, каменноугольная смола и кокс. Из каменноугольной смолы путем ректификации выделяют бензол, толуол, ксилолы, нафталин и другие ароматические соединения.

• Дегидрирование циклоалканов (реакция Зелинского). Шестичленные циклоалканы (нафтены) при пропускании над катализатором (платина, палладий, никель, оксид хрома) при температуре около $300$ °C отщепляют водород и превращаются в арены. Этот процесс является одной из ключевых реакций риформинга.

• Дегидроциклизация алканов. Алканы, содержащие в цепи не менее 6 атомов углерода, при нагревании ($~500$ °C) в присутствии платинового катализатора претерпевают одновременно циклизацию и дегидрирование, образуя ароматические углеводороды. Это также одна из главных реакций риформинга.

• Тримеризация ацетилена и его гомологов (реакция Зелинского-Казанского). При пропускании ацетилена над активированным углем при $600$ °C происходит его тримеризация с образованием бензола. Этот метод имеет в основном историческое и лабораторное значение.

Уравнения реакций, происходящих при ароматизации нефти (каталитическом риформинге)

В ходе каталитического риформинга протекают в основном два типа реакций, ведущих к образованию аренов:

1. Дегидрирование нафтенов (циклоалканов с шестичленным кольцом):

- Превращение циклогексана в бензол:
$C_6H_{12} \text{ (циклогексан)} \xrightarrow{t, p, Pt} C_6H_6 \text{ (бензол)} + 3H_2$

- Превращение метилциклогексана в толуол:
$C_7H_{14} \text{ (метилциклогексан)} \xrightarrow{t, p, Pt} C_7H_8 \text{ (толуол)} + 3H_2$

2. Дегидроциклизация парафинов (алканов):

- Превращение н-гексана в бензол:
$C_6H_{14} \text{ (н-гексан)} \xrightarrow{t, p, Pt/Cr_2O_3} C_6H_6 \text{ (бензол)} + 4H_2$

- Превращение н-гептана в толуол:
$C_7H_{16} \text{ (н-гептан)} \xrightarrow{t, p, Pt/Cr_2O_3} C_7H_8 \text{ (толуол)} + 4H_2$

Ответ: Процесс ароматизации нефти называют каталитическим риформингом. Основные способы получения ароматических углеводородов включают каталитический риформинг, коксование каменного угля, дегидрирование циклоалканов и дегидроциклизацию алканов. Ключевые реакции при ароматизации нефти — это дегидрирование нафтенов (например, $C_6H_{12} \rightarrow C_6H_6 + 3H_2$) и дегидроциклизация алканов (например, $C_6H_{14} \rightarrow C_6H_6 + 4H_2$).