Ответы на экзаменационные вопросы № 1-27 по дисциплине «Теоретические основы химической технологии топлива и углеродных материалов» (Типы и назначения химических процессов. Каталитический гидрокрекинг нефтяного сырья)

3. Теоретические основы химической технологии топлива и углеродных материалов

1. Типы и назначения химических процессов.
2. Химическая термодинамика термических реакций углеводородов.
3. Характеристика химических реакций, протекающих в химико-технологических  процессах.
4. Механизм термических реакций нефтяного сырья.
5. Цепные реакции.
6. Химизм газофазного термолиза нефтяного сырья.
7. Основные закономерности жидкофазного термолиза нефтяного сырья.
8. Общие сведения о катализе и катализаторах.
9. Адсорбция и катализ.
10. Энергетика и химическая природа катализа.
11.  Ионный катализ.
12. Электронный катализ.
13. Бифункциональный катализ.
14. Катализаторы крекинга.
15. Механизм и химизм каталитического крекинга.
16. Каталитическое С-алкилирование изобутана олофенами.
17. Каталитическое О-алкилирование метанола изобутиленом.
18. Окислительно-восстановительные процессы нефтепереработки
19. Паровая каталитическая конверсия углеводородов.
20. Окислительная конверсия сероводорода в элементарную серу. Процесс Клауса.
21. Окислительная демеркантанизация сжиженных газов и бензино-керосиновых фракций.
22. Классификация и назначение гидрокаталитических процессов.
23. Теоретические основы процессов каталитического риформинга.
24. Каталитическая изомеризация гептан-гексановой фракции бензинов.
25. Гидрогенизационные процессы.
26. Химизм и термодинамика реакций гидрогенолиза гетероорганических соединений.
27. Каталитический гидрокрекинг нефтяного сырья.

1. Типы и назначения химических процессов

Под термическими процессами подразумевают процессы хим.превращения нфтян.сырья – совокупность р-й крекинга(распада) и синтеза в нефтеперер.промышл-ти(р-ии уплотнения), осуществоляемые рермически без применения катализатора.

К  осн.пар-рам термич.процесса отн-ся: -качество сырья,давление, т-ра,продолжительность р-ии термич.обработки сырья.

В современной нефтеперер-ке примен-ся след.типы термич.процессов:

1.термич.крекинг высококипящего дистиллятного и остаточного сырья при повышен.Р (2-4 МПа) и т-ре 470-540 ^оС с получением газа и жид продуктов. Всвязи с развитием кат-ких процессов, процесс термического крекинга остаточного сырья для увелич.произв-ва бензина утратил своё значение. В наст.время термич.крекинг исп-ся как термоподготовка дистиллятных видов сырья для установок коксования и пр-ва термогазойля. По отнош.к тяжёлым нефтяным остаткам терм.крекинг исп-ют в процессе,кот наз-ся висбрекинг – лёгкий термический крекинг нефт.сырья с ограниченной глубиной термолиза,проводимый при низких т-рах и Р с целью снижения вязкости котельного топлива.

2.коксование – длит.процесс термолиза тяжёлых остатков или ароматизированных высококипящих дистиллятов при невысок.Р и т-рах 470-540 ^оС с целью получения нефтян.кокса (побоч. – газ,бензин низк.кач-ва, газойли)

3.Пиролиз – высокотемпературный (750-800 ^оС) термолиз газообраз.лёгкого и среднего дистиллят.сырья,проводимый при низких Р и малой продолжит-ти процесса. Цель – получение олефинсодержащих газов (неперед.УВ – алкенов). Побочные прод.- высокоароматизиров. Ж-ть с большим содержанием неперед. УВ-ов

4.Процесс получения технического углерода (сажа) – высокотемп-рный (свыше 1200 ^оС) термолиз тяжёлого высокоароматич.дистиллят.сырья,проводимый при низк.Р и малой продолж-ти процесса. Этот процесс также наз-ют – жёсткий пиролиз.

5.Проц.получения нефтяных пеков (пекование) – проц.термолиза(карбонизации) тяж.дистиллятного или остаточ.сырья, проводимый при пониж.Р и умеренных т-рах (360-420) и длительной   продолжит-ти процесса. Кроме пека получают газы и керосиногазойлевую фракцию.

6.Процесс получения нефтяных битумов – среднетемп-рный продолжительный процесс (250-300) окислительной дегидроконденсации тяж.нефтян.остатков (гудроны,асфальтиты и прод-ты деасфальтизации)

2.Химич.термодинамика термических реакций УВ-ов

В термич.процессах нефтеперер-ки одновременно протекают как эндотермич.р-ии крекинга(распад,дегидрирование,деалкилир-ние,деполимеризац.)-р-ии поглощающ.тепло, так и экзотермические р-ии синтеза (гидрир-ние, алкилирование,полимеризац,конденсац…) и частично р-ии, Теплов.эффект кот. =0 (р-ии изомеризации)

Термодинамич.вероятность протекания хим.р-й опред-ся знаком и величиной изменения энергии Гиббса (G). Эн.Г.связана также с конст.равновесия р-ии следующ.формулой:

G = -R*T*ln(Kp)

Отрицат.значение G означает, что р-я идёт самопроизвольно в этих условиях. При этом , чем больше абсолют значение G, тем выше вероят-ть протекания этой р-ии и тем выше будут равновесные конц-ции её прод-тов. Значение Gобр. у УВ-ов зависит от их молекуляр.строения и сущест-но возрастает с ростом их молекуляр.массы и увелич.т-ры (исключение – ацетилен: с увеличением Т – G уменьш-ся), след-новысокомолекуляр.УВ-ды, обладающие высокими значениями Gобр термически менее стабильны по сравнению с низкомолек-ми УВ-ами и более склонны к р-ии распада при повышении Т. Значение G с ростом Т уменьш-ся для эндотермич.р-й крекинга Ув-ов и увелич-ся для экзотермич.р-й синтеза. Это означает, что термодинамич.вероят-ть протекания эндотермич.р-й крекинга возрастает с ростом Т, а экзотерм. – уменьш. И наоборот.