Реакции расщепления - Химия нефти и газа
Они имеют огромное значение для процессов переработки нефти и газа. Эти реакции при обычной температуре практически не протекают, и только при 250-500 0С и более алканы и циклоалканы нефти вступают в химические превращения. Все реакции углеводородов нефти и газа, протекающие в их месторождениях, а также в процессах их добычи и переработки, являются Термическими.
Термические реакции алканов и циклоалканов могут протекать по Радикально-цепному, или гомолитическому механизму (реакция протекает с участием свободных радикалов) или Ионному цепному механизму (реакция протекает с участием ионов). Гомолитическое расщепление лежит в основе процессов термического крекинга и пиролиза углеводородов нефти. Ионный механизм протекает в условиях термокаталитического крекинга.
Радикально-цепной механизм наиболее характерен для алканов и циклоалканов по причине низкой полярности их связей. Он включает следующие стадии: 1) зарождение, или инициирование цепи; 2) рост, или продолжение цепи; 3) обрыв цепи.
На стадии инициирования цепи происходит образование свободных углеводородных радикалов в результате термического расщепления связей С-С или С-Н, например:
При гомолитическом распаде алканов образуются два радикала, а в случае циклоалканов - один бирадикал.
Связи С-С менее прочные, чем связи С-Н, поэтому расщепление алканов и циклоалканов на радикалы протекает в основном по более слабой связи С-С. Энергии разрыва связей С-С и С-Н могут изменяться в широких пределах в зависимости от строения алкана (циклоалкана) и местонахождения этой связи в его молекуле. Энергия разрыва связей С-С уменьшается от концов цепи к ее середине [1]. Атом водорода наиболее легко отщепляется у третичного атома углерода, затем - у вторичного и наиболее трудно - у первичного. С повышением температуры различие в прочности связей уменьшается. Поэтому если при 400-500 0С углеводородная цепь разрывается только посередине, то при более высокой температуре ее разрыв протекает и по другим С-С связям.
На стадии продолжения цепи образовавшиеся свободные углеводородные радикалы вступают в следующие реакции:
1. Замещение (отрыв свободными радикалами атома водорода от молекулы углеводорода).
2. Распад - это расщепление углеводородного радикала преимущественно по наиболее слабой связи, находящейся в положении относительно радикального центра (атома углерода с неспаренным электроном), например:
Распад приводит к образованию алкенов и новых свободных радикалов.
3. Присоединение радикала по кратной связи (реакция, обратная ?-распаду). Оно протекает в том случае, если в реакционной системе присутствуют соединения с кратной связью:
4. Изомеризация свободных радикалов. Заключается в переносе радикального центра от одного атома углерода к другому путем внутримолекулярного перемещения атома водорода:
На стадии обрыва цепи происходит исчезновение радикального центра по двум реакциям:
1) рекомбинация свободных радикалов (взаимодействие двух радикалов между собой)
2) диспропорционирование радикалов (перенос атома водорода от одного свободного радикала к другому). При этом образуются алкан и алкен
Реакции расщепления алканов и циклоалканов могут идти без участия радикалов по цепному ионному механизму. Для его реализации требуются специальные катализаторы - кислоты или соединения переходных металлов. Под их воздействием С-Н связи алканов и циклоалканов подвергаются Гетеролитическому (нерадикальному) разрыву. От молекулы алкана отщепляется гидрид-ион (частица Н-), при этом она превращается в Карбокатион:
Карбокатионы в основном вступают в те же реакции, что и свободные радикалы [1].
Реакции свободных радикалов могут протекать как в газовой, так и в жидкой фазах. Реакции карбокатионов протекают в жидкой фазе или на поверхности твердого катализатора.
К реакциям термического расщепления относится также реакция дегидрирования алканов и циклоалканов, которая приводит к образованию соответствующих алкенов и циклоалкенов:
Более глубокое дегидрирование циклогексанов приводит к их ароматизации, т. е. к образованию соответствующих аренов:
Похожие статьи
-
Алканы и циклоалканы нефти и природных газов - Химия нефти и газа
Алканы составляют значительную часть нефти и природных газов. По агрегатному состоянию алканы нефти и газа делятся на газообразные (С1 - С4), жидкие (С5...
-
Реакции электрофильного замещения атомов водорода в ряду бензола - Типы связей в органической химии
1. Реакция галогенирования . Реакция галогенирования бензольного кольца осуществляется в присутствии катализаторов (чаще всего галогенидов железа или...
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Сушки (температура материала 100...200 °C - здесь происходит частичное испарение воды); подогрева (200...650 °C - выгорают органические примеси и...
-
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ - Химия и методы переработки нефти
Катализатор - это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие...
-
Катализаторы При алкилировании ароматических углеводородов (бензол, толуол и др.) хлорпроизводными в промышленности в качестве катализатора используют...
-
В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, при этом руководствуемся правилом: число электронов,...
-
Нефть - это природная дисперсная система жидких органических соединений, главную часть которых составляют углеводороды различной молекулярной массы. С...
-
ОЧИСТКА И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ - Химия и методы переработки нефти
Обычная сырая нефть из скважины - это зеленовато-коричневая легко воспламеняющаяся маслянистая жидкость с резким запахом. На промыслах она хранится в...
-
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа : При повышении температуры на каждые 10о скорость большинства реакций...
-
КРЕКИНГ-ГАЗ, БЕНЗИН - Химия и методы переработки нефти
Вторичные газообразные продукты получаются из нефти в результате различных процессов крекинга. Тяжелые фракции при крекинге дают бензин, а бензиновые...
-
РИФОРМИНГ - Химия и методы переработки нефти
Риформинг - это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют...
-
Типы классификации нефтей - Химия нефти и газа
Нефти классифицируют по Генетическим и технологическим признакам . Генетическая классификация учитывает состав исходного природного материала и условия...
-
ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ - Химия и методы переработки нефти
Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в...
-
ПЕРЕГОНКА - Химия и методы переработки нефти
Периодическая перегонка. На начальных этапах развития нефтехимической промышленности сырая нефть подвергалась так называемой периодической перегонке в...
-
Качественная реакция на катион железа (II), Соединения железа (III) - Химия железа
Реактивом для определения катиона железа Fe2+ является гексациано (III) феррат калия (красная кровяная соль) K3 [Fe(CN) 6]: 3FeSO4 + 2K3 [Fe(CN) 6] = Fe3...
-
ДРУГИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНА - Химия и методы переработки нефти
Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в...
-
Введение, Общая характеристика процессов алкилирования - Классификация реакций алкилирования
Алкилированием называют процессы введения алкильных групп в молекулы органических и некоторых неорганических веществ. Эти реакции имеют очень большое...
-
Керамика -- изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой...
-
Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов)...
-
Чтобы осуществлялось химическое взаимодействие веществ А и В, их молекулы (частицы) должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее протекает...
-
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ИЗ НЕФТИ - Химия и методы переработки нефти
Получение нефтепродуктов путем фракционирования. Нефтяная промышленность - это главный производитель химикатов. Ее первые успехи в разделении...
-
При изучении реакций замещения в бензольном кольце было обнаружено, что если в нем уже содержится какой-либо заместитель, то в зависимости от его...
-
ОЧИСТКА ЛЕГКИХ ПРОДУКТОВ, МАСЛА И СМАЗКИ - Химия и методы переработки нефти
Гидроочистка в настоящее время - наиболее распространенный метод гидрогенизации олефинов и повышения качества легких продуктов за счет удаления серы и...
-
Внутренняя энергия термодинамическая функцция состояния системы, ее энергия, определяемая внутренним состоянием. Внутренняя энергия складывается в...
-
В 1947 году Андрианов К. А. показал, что кремнийорганические соединения, содержащие функциональные гидроксильные группы у атома кремния (диэтилсиландиол,...
-
Методы получения и химические свойства спиртов - Типы связей в органической химии
Спирты - это производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на соответствующее число гидроксильных групп (-ОН). Общая...
-
Реакции аминокислот - Способы получения аминокислот
Большинство реакций, в которые аминокислоты вступают в лабораторных условиях (in vitro), свойственны всем аминам или карбоновым кислотам. 1. образование...
-
Общее понятие о цепных реакциях и автокатализе - Принципы горения и взрыва
К цепным реакциям относят реакции, протекающие с образованием свободных радикалов, способных превращать реагенты в конечные продукты, поддерживая...
-
В термодинамике понятие "энтропия" было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической...
-
Металлы и сплавы в химии и технике - Металлы и сплавы в химии и технике
Химические элементы - это элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Из 110 известных химических элементов...
-
Вторичная структура. - Строение белков, качественные реакции на белки
Большинство белков имеют вид спирали в результате образования водородных связей между-- CO- и -- NH- группами разных аминокислотных остатков...
-
Гибридизация атомных орбиталей углерода - Типы связей в органической химии
Атомная орбиталь - это функция, которая описывает плотность электронного облака в каждой точке пространства вокруг ядра атома. Электронное облако - это...
-
Химизм реакции фенола с альдегидами Фенолы реагируют с альдегидами в кислой или щелочной среде, при этом образуются смолообразные олигомеры и вода....
-
Винилхлорид -- достаточно активное химическое соединение, чьи химические свойства определяются как наличием двойной связи, так и атома хлора. Наибольший...
-
Молекулы, радикалы и ионы - Введение в химию
Молекула - наименьшая частица вещества, определяющая его свойства, способная к самостоятельному существованию. Состоит из одинаковых или разных атомов....
-
Бромистый этил представляет бесцветную прозрачную жидкость, обладающую эфирным запахом и сначала сладким, потом жгучим вкусом. Кипит при 38,4°С. В воде...
-
Реакция с азотной кислотой (реакция нитрования) - Химические свойства насыщенных углеводородов
Концентрированная азотная кислота при нагревании окисляет насыщенные углеводороды, а на холоду - не действует на них. В 1889 г. М. И. Коновалов открыл,...
-
Изменение жиров при хранении - Химия и физика молока
Современные представления о механизме окисления жиров. При неблагоприятных условиях хранения в жирах протекают различные процессы, отрицательно влияющие...
-
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА - Неограническая химия
Задание 3.1. Запишите реакцию взаимодействия указанного по варианту элемента с кислородом. Используя приведенные в табл. III.1 данные, рассчитайте...
Реакции расщепления - Химия нефти и газа