Hóa học Cracking_(hóa_học)

Một số lượng lớn các phản ứng hóa học diễn ra trong quá trình cracking, hầu hết chúng dựa trên các gốc tự do. Mô phỏng máy tính nhằm mô hình hoá những gì xảy ra trong quá trình cracking hơi đã bao gồm hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn phản ứng trong mô hình của chúng. Các phản ứng chính xảy ra bao gồm:

Khởi động

Trong những phản ứng này một phân tử đơn lẻ chia thành hai gốc tự do. Chỉ một phần nhỏ của các phân tử khởi động thực sự trải qua quá trình khởi động, nhưng những phản ứng này là cần thiết để tạo ra các gốc tự do dẫn đến các phản ứng còn lại. Trong quá trình cracking hơi, việc này thường liên quan đến phá vỡ một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử carbon, thay vì liên kết giữa một nguyên tử carbon và một nguyên tử hydro.

CH3CH3 → 2 CH3•

Tách hydro

Trong các phản ứng này, một gốc tự do loại bỏ một nguyên tử hydro từ một phân tử khác, biến phân tử thứ hai thành một gốc tự do.

CH3• + CH3CH3 → CH4 + CH3CH2•

Sự phân rã triệt để

Trong các phản ứng này, một gốc tự do phân tách ra thành hai phân tử, một là alken, và một gốc tự do khác. Đây là quá trình dẫn đến các sản phẩm alken.

CH3CH2• → CH2=CH2 + H•

Sự bổ sung triệt để

Trong các phản ứng này, ngược lại các phản ứng phân rã triệt để, một gốc tự do phản ứng với một alken tạo thành một gốc tự do lớn hơn. Các quy trình này liên quan đến việc hình thành các sản phẩm thơm cuối cùng khi sử dụng các loại nguyên liệu nặng hơn.

CH3CH2• + CH2=CH2 → CH3CH2CH2CH2•

Phản ứng kết thúc

Trong các phản ứng này, hai gốc tự do phản ứng với nhau để tạo ra các sản phẩm không phải gốc tự do. Hai hình thức chấm dứt phổ biến là sự kết hợp lại, trong đó hai gốc tự do kết hợp thành một phân tử lớn hơn, và sự mất cân bằng, trong đó một gốc chuyển một nguyên tử hydro sang một gốc khác, tạo ra một anken và một ankan.

CH3• + CH3CH2• → CH3CH2CH3CH3CH2• + CH3CH2• → CH2=CH2 + CH3CH3

Ví dụ: cracking butan

Có ba vị trí mà một phân tử butan (CH3-CH2-CH2-CH3) có thể bị bẻ gãy. Mỗi vị trí này có một phản ứng khác nhau:

  • 48%: bẻ gãy liên kết CH3-CH2.
CH3* / *CH2-CH2-CH3Cuối cùng phản ứng tạo ra một ankan và một anken: CH4 + CH2=CH-CH3
  • 38%: bẻ gãy liên kết CH2-CH2.
CH3-CH2* / *CH2-CH3Cuối cùng phản ứng tạo ra một ankan và một anken khác loại: CH3-CH3 + CH2=CH2
  • 14%: bẻ gãy liên kết C-H cuối cùng (phản ứng đehidro hóa)
H/CH2-CH2-CH2-CH3Cuối cùng phản ứng tạo ra một anken và khí hydro: CH2=CH-CH2-CH3 + H2