Chemia krakingu katalitycznego
W przeciwieństwie do krakingu termicznego, którym rządzą wolne rodniki, kraking katalityczny przebiega poprzez tworzenie się gatunków jonowych na powierzchniach katalizatorów i wytwarza krótsze, ale rozgałęzione (a nie proste) alkany poprzez rozbijanie długich, prostych alkanów. Tworzenie rozgałęzionych alkanów lub izoalkanów prowadzi do produkcji benzyny o wysokiej liczbie oktanowej. Jest to podstawowy powód, dla którego kraking katalityczny zastąpił kraking termiczny jako centralny proces w rafinerii nastawionej na maksymalizację produkcji benzyny. Wysoka liczba oktanowa benzyny jest potrzebna, aby obecne silniki z zapłonem iskrowym mogły pracować przy wysokich stopniach sprężania bez stuków. Wysoki stopień sprężania w silnikach o zapłonie iskrowym przekłada się na dużą moc i wysoką sprawność.
Rysunek 7.1 przedstawia dwa rodzaje gatunków jonowych, karbokationy, które są aktywne w reakcjach krakingu katalitycznego jako karben i jony węglowe, używając terminologii IUPAC. Karbokationy są dodatnio naładowanymi jonami utworzonymi z węglowodorów. Rysunek 7.1 pokazuje, że usunięcie jonu wodorkowego (H-, atomu wodoru z dodatkowym elektronem) z alkanu (np. metanu) powoduje powstanie jonów karbenowych (ścieżka 1a). Również dodanie protonu (H+, atom wodoru bez elektronu) do olefiny (np. etylenu) może wytworzyć jony karbenowe, jak pokazano na ścieżce 1b.
Powstawanie karbokationów
Terminologia IUPAC
-Jony karbenu: CH4 (strzałka) H- + CH3+ (alkan – jon wodorkowy)
-C2H4 + H+ (strzałka) C2H5+. (olefina + proton)
-Jony węglowe: CH4 + H+ (strzałka) CH4
Klucz: H- (jon wodorkowy), H+ (proton)
Analogicznie do terminologii stosowanej dla wolnych rodników, C+H3 nazywany jest jonem metylokarbenowym, a C2+H5 jonem etylowokarbenowym. Jony węglowe powstają przez dodanie protonu do alkanu, np. metanu, jak pokazano na rysunku 7.1. Powstały jon C+H5 nazywany jest metanem. Należy zauważyć, że w literaturze istnieje pewne zamieszanie w kwestii nazewnictwa karbokationów. W niektórych źródłach, w tym w Twoim podręczniku, jony karbenu były nazywane jonami węgla . Wszystkie odniesienia do jonów karbenu w rozdziale 6.3 Reakcje krakingu w podręczniku powinny być poprawione jako jony karbenu.
.