Номер 5, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Что такое крекинг нефти? Какие его виды существуют?

Крекинг нефти (от английского cracking — расщепление) — это процесс высокотемпературной переработки нефти и её тяжелых фракций (мазута, газойля) с целью получения более лёгких и ценных продуктов, в первую очередь компонентов бензина и нефтехимического сырья. Суть процесса заключается в разрыве углерод-углеродных ($C-C$) и углерод-водородных ($C-H$) связей в молекулах длинноцепочечных углеводородов под действием высокой температуры.

В общем виде реакцию крекинга алкана можно представить так (на примере гексадекана, расщепляющегося на октан и октен):

$C_{16}H_{34} \rightarrow C_8H_{18} + C_8H_{16}$

В зависимости от условий проведения (температура, давление, наличие катализатора) различают несколько основных видов крекинга.

Термический крекинг

Это процесс, протекающий исключительно под действием высоких температур (470–550o C) и давлений (2–7 МПа), без участия катализаторов. Исторически это первый вид крекинга, который начали применять в промышленности. Продукты термического крекинга включают бензин (с невысоким октановым числом из-за преобладания углеводородов нормального строения), керосино-газойлевые фракции, а также значительное количество побочных продуктов — непредельных газов и кокса. В настоящее время его роль снизилась, но он по-прежнему используется в процессах висбрекинга (для снижения вязкости мазута) и коксования (для получения нефтяного кокса).

Ответ: Термический крекинг — это некаталитический процесс расщепления углеводородов при высокой температуре и давлении, используемый для получения моторных топлив, кокса и снижения вязкости тяжелых нефтяных остатков.

Каталитический крекинг

Это основной современный процесс получения высококачественного бензина. Он проводится при температуре 450–550o C и давлении, близком к атмосферному, но в присутствии специальных катализаторов — алюмосиликатов. Катализатор не только ускоряет расщепление, но и способствует протеканию реакций изомеризации, в результате которых образуются разветвленные углеводороды. Это приводит к получению бензина с высоким октановым числом. Кроме бензина, продуктами являются лёгкие газообразные углеводороды (например, пропилен, бутилены), служащие ценным сырьём для нефтехимии.

Ответ: Каталитический крекинг — это процесс расщепления углеводородов в присутствии катализатора (алюмосиликата), который является основным методом производства высокооктанового бензина и нефтехимического сырья.

Гидрокрекинг

Это разновидность каталитического крекинга, который осуществляется под высоким давлением водорода (5–20 МПа) при температуре 300–450o C. Катализаторами служат металлы (Pt, Pd, Ni) на алюмосиликатном носителе. Водород в процессе гидрирует непредельные углеводороды (превращая их в предельные), что повышает качество и стабильность целевых продуктов, а также вступает в реакцию с соединениями серы, азота и кислорода, удаляя их из нефтепродуктов (гидроочистка). Гидрокрекинг позволяет перерабатывать тяжелое сернистое сырьё в высококачественные экологически чистые топлива: бензин, реактивное и дизельное топливо.

Ответ: Гидрокрекинг — это каталитический процесс, проводимый под давлением водорода для глубокой переработки тяжелого сырья и получения высококачественных, экологически чистых моторных топлив.

Паровой крекинг (пиролиз)

Это процесс, нацеленный не на получение топлива, а на производство сырья для химической промышленности. Процесс ведут при очень высоких температурах (800–900o C) и низком давлении. В качестве сырья используют газообразные (этан, пропан) или жидкие углеводороды. Чтобы предотвратить коксование и снизить парциальное давление сырья, его разбавляют водяным паром. Основными продуктами являются низшие олефины (ненасыщенные углеводороды) — этилен и пропилен, которые являются «строительными блоками» для производства пластмасс (полиэтилен, полипропилен), каучуков и других органических веществ.

Ответ: Паровой крекинг (пиролиз) — это высокотемпературный процесс расщепления углеводородов в присутствии водяного пара, основной целью которого является производство олефинов (этилена, пропилена) для нефтехимической промышленности.