Нефтни қайта ишлашда гидрогенлаш жараёнлари 15. 1–§. Гидрогенлаш жараёнларини синфланиши

Аренларнинг ўзгариши. Юқори гидрогенлаш ва паст кислотали
фаолликка эга бўлган катализаторларда арен ҳалқаларининг тўйиниши
содир бўлади. Аренлар алкенларга қараганда қийинроқ гидрогенланади.
Ҳар қандай қўшбоғга водороднинг бирикиши иссиқлик ажралиб чиқиши
билан боради, бензолни эса 1,2–дегидробензолгача гидрогенлаш
эндотермикдир. 1,2–дегидробензолнинг кейинчалик гидрогенланиши осон
боради ва экзотермик жараёнда боради (рақамлар – кЖ/моль да боғланиш
энергияси):
С6 Н6
Н2
-24 С6Н 8
Н 2
+110 С 6 Н10
Н 2
+119 С 6Н12
Бензолнинг гомологлари бензолга нибатан қийинроқ гидрогенланади,
чунки катализатор юзасида адсорбцияланишдаги фазовий қийинчиликлар
бунга сабаб бўлади. Агар бензолнинг гидрогенланиши тезлиги бир деб
қабул қилинса, унда гомологлар учун тезликлар тахминан қуйидагича
бўлади:Толуол-0,6, Изопропилбензол-0,3, Этилбензол-0,4 1,3,5–Триметилбензол- 0,2.
Полициклик аренларга биринчи ҳалқанинг гидрогенланиши
бензолнинг гидрогенланишидан тезроқ боради, бу ҳодиса полициклик
бирикмаларда π–электрон зичликнинг бир меъёрда тақсимланмаганлиги
билан тушунтирилади. Масалан, антраценнинг 9,10–дегидроантраценга айланиш тезлиги бензолнинг гидрогенланиш тезлигидан 3,3 марта
юқоридир. Туташган ароматик системаларни гидрогенлашнинг асосий
тамойили бу бензол ҳалқаларининг водород билан бирин–кетин
тўйинишидир, шу билан бирга тўйиниш сари реакция тезлиги пасаяди.
Масалан, агар антраценни 9,10–дегидроантраценга ўртадаги ҳалқанинг γ–
углерод атомларини тўйинтириш билан борадиган гидрогенлаш
реакциясининг нисбий тезлигини бирга тенг деб олсак, унда водороднинг
кейинги моли 0,94 тезлик билан бирикади, охирги ҳалқанинг
гидрогенланиш тезлиги 0,01 ни ташкил қилади (рақамлар реакциянинг
нисбий тезлиги):
Ароматик ҳалқаларнинг кетма–кет гидрогенланишидан ташқари
ҳосил бўлган тўйинган ҳалқалар парчаланиши ва алкилалмашган аренлар
ажралиб чиқиши мумкин:
Алкилбензоллар юқори гидрогенлаш фаоллигига эга бўлган
катализаторларда асосан бирин–кетин метанни ажратиб чиқариш билан
борадиган гидрогенолизга учрайди:
Юқори кислотали ва паст гидрогенлаш фаолликка эга бўлган
катализаторларда аренларнинг ўзгаришлари кўпгина жиҳатдан каталитик
крекингникига ўхшайди. Алмашинмаган моноциклик аренлар барқарордир. Метил– ва этилбензоллар ўринбосарларнинг ўрнига қараб изомерланиш ҳамда диспроцияланиш реакцияларига киришади. Анча узун
занжирларга эга бўлган алкилбензоллар деалкилланади. Ҳосил бўлган
алкил карбкатионлари изомерланишдан кейин β–парчаланишга дучор
бўлади ва алканларнинг гидрокрекинги учун ифода этилган схема бўйича
тўйинади, бунда нормал ва изотузилишли паст молекуляр алканларнинг
аралашмаси ҳосил бўлади. алкилбензоллар бундан ташқари тетралин ва
инданга қуйидаги схема билан айланиши мумкин
Полициклик аренлар юқори кислотали катализаторларда турли алкил
ўринбосарларга эга бўлган моноциклик аренларгача гидрогенланади,
сўнгра эса алкилбензоллар сингари парчаланади. Полициклик
аренларнинг гидрокрекинги натижасида анча миқдорда тетралин ва
инданнинг ҳам ҳосилалари ҳосил бўлади.
Турли синф углеводородлари гидрокрекингининг тезликларини
солиштириш шундан далолат берадики, полициклик тузилишларни бирта
ароматик ёки алициклик ҳалқани сақлаган углеводородларгача
гидрогенлаш жуда тез амалга ошади. Охирги ҳалқанинг бузилиши билан
арен ва циклоалканларни гидрогенлаш анча секин содир бўлади.
Алканларнинг гидрокрекинги ҳам нисбатан секин ўтади. Шундай қилиб,
реакция маҳсулотларида моноциклик арен ва циклоалканларнинг
ҳосилалари ҳамда асосан тармоқланган алканлар тўпланади.