Гидрогенолиз реакциясының химиясы

Арендердің  айналуы. Жоғары гидрленетін және төмен қышқылдық белсенділікке ие катализаторларда арендер сақинасының қанығуы болады.Арендер алкендерге қарағанда қиын гидрленеді.Кез келген қос байланысқа сутектің қосылуы жылудың бөлінуімен ,бензолдың  1,2 – дигидробензолға эндотермиялық гидрленуімен жүреді.Әрі қарай 1,2 – дигидробензолдың гидрленуі жеңіл және экзотермиялық жағдайда жүреді (сандар – байланыс энергиялары,кДж/моль):

 

Бензолдың гомологтары бензолға қарағанда қиын гидрленеді,бұл катализатор бетінде адсорбциялану қиындықтарымен түсіндіріледі.Егер бензолдың гидрлену жылдамдығын бір бірлік деп алсақ,онда гомологтар үшін жылдамдықтар келесідей болады:

 

 

Полициклды арендерде  бірінші сақинаның гидрленуі бензолға қарағанда тез жүреді,бұл полициклды қосылыстарда π – электрон тығыздығының тегіс орналаспауымен түсіндіріледі.Мысалы,антраценнің 9,10 – дигидроантраценге айналу жылдамдығы бензолдың гидрлену жылдамдығына қарағанда 3,3 есе жоғары.Конденсирленген ароматты жүйелердің гидрленуінің негізгі принципі – бензол сақиналарының сутекпен реттік қанығуы,қанығу кезінде реакция жылдамдығы төмендейді.Мысалы, антраценнің орталық сақинадағы γ- көміртек атомдарының қанығуымен 9,10 – дигидроантраценге гидрленуінің салыстырмалы жылдамдығын бір бірлік деп алсақ,онда келесі сутек молін қосып алу 0,94 жылдамдықпен,ал соңғы сақинаның гидрленуі 0,01 жылдамдықпен жүреді (сандар – реакцияның салыстырмалы жылдамдықтары):

 

Ароматтық сақиналардың реттік гидрленуімен қатар, түзілген сақиналардың ыдырауы және арендердің алкил орынбасарларының бөлінуі болу мүмкін:

 

Жоғары гидрленетін  белсенділікке ие катализаторларда алкилбензолдар негізінен реттік метанның бөлінуімен әрі қарай гидрогенолизге ұшырайды:

 

Қышқылдығы жоғары және төмен гидрленетін белсенділікке  ие катализаторларда арендердің айналуы  көп жағдайда каталитикалық крекингке  ұқсас.Орынауыстырмаған моноциклды арендер  тұрақты.Метил – және этилбензолдар изомерлену реакциясына орынбасушының жағдайына және диспропорциялануға байланысты түседі.Ұзын тізбекті алкилбензолдар диалкилденеді.Түзілген алкилді карбкатиондар изомерленуден кейін β –ыдырауға ұшырайды және төмен молекулярлы нормаль және изоқұрылысты алкандардың гидрокрекингі үшін алынған сызба бойынша қанығады.Алкилбензолдар сонымен қатар сызба бойынша тетралин мен инданға айналу мүмкін:

 

 

Полициклді арендер  жоғары қышқылды катализаторларда әр түрлі алкил орынбасарлары бар  моноциклды арендерге дейін гидрленеді және содан кейін алкилбензолдар сияқты ыдырайды.Полициклді арендердің гидрокрекингі нәтижесінде белгілі мөлшерде тетралин мен инданның туындылары түзіледі.Әр түрлі класстардың көмірсутектерінің гидрокрекинг жылдамдықтарын салыстырғанда ,құрамында ароматты немесе алициклды сақинасы бар полициклды құрылыстыларды көмірсутектерге дейін гидрлеу тез жүреді.Арендердің және циклоалкандардың соңғы сақиналарын үзіп гидрленуі салыстырмалы түрде жай жүреді.Сонымен қатар алкандардың гидрокрекинг процесі де салыстырмалы түрді жай жүреді.Сондықтан,реакция өнімдерінде арендердің және циклоалкандардың  моноциклді туындылары,сонымен бірге алкандардың тармақталғандары артығырақ жинақталады.

Процестің катализаторлары. Гидрокрекинг процесіне қатысатын катализаторлар көп.Оларды негізіне келесідей топтарға бөледі:қышқылды,гидрлейтін-дегидрлейтін және байланыстыратын,механикалық төзімділігін қамтамасыздандыратын.

Крекингтеу және изомерлеу  қызметін атқаратын қышқылды компонент  үшін цеолиттер,алюминий оксидін,алюмосиликаттар  қолданады.Қышқылдығын арттыру үшін катализаторға галоген,қосымша оксидті қоспалар енгізеді немесе цеолитті деалюминирлейді немесе декатиондайды.

Гидрлейтін компонент  ретінде негізінен VIII топтың металдары(Pt,Pd,Ni,Co,Fe), сонымен қатар VI топтың (Mo,W) кей металдарының оксидтері мен су пайдаланылады.

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

 

1. Проскуряков В.А., Драбкин А.Е., «Химия нефти и газа» 1995

 

2. Белянин Б.В., Эрих В.Н. «Технический анализ нефтепродуктов               

           и газа» Учебное пособие для техникумов. - 4-е изд., перераб. -     

           Ленинград, Химия, 1979. - 224 c.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/