Нафтохімічний синтез, здобуття хімічних продуктів на основі нафти і вуглеводневих газів синтетичним дорогою. Вуглеводні нафти і газів природних пальних, газів нафтових попутних, газів нафтопереробки служать основною сировиною у виробництві найважливіших масових синтетичних продуктів: пластмас, каучуків і волокон, азотних добрив, поверхнево-активних і миючих речовин, пластифікаторів; палив, змащувальних масел і присадок до них, розчинників, екстрагентів і ін. (див. Нафтопродукти ) . Всі ці продукти широко застосовуються в різних галузях народного господарства і в побуті, з ними зв'язаний розвиток багатьох нових областей техніки (космонавтики, атомної енергетики і ін.). У промислово розвинених країнах Н. с. дозволив створити велику і таку, що швидко розвивається нафтохімічну промисловість . Вуглеводні нафти і газів, будучи доступним, технологічнішою і дешевшою сировиною, витісняють останні види сировини (вугілля, сланці, рослинна, тваринна сировина і пр.) майже у всіх процесах органічного синтезу (див. Основний органічний синтез ) .
Н. с. базується на успіхах органічної хімії, каталізу, фізичної хімії, хімічної технології і ін. наук і пов'язаний з глибоким вивченням складу нафт і властивостей їх компонентів. У основі процесів переробки вуглеводневої сировини в цільові продукти лежать багаточисельні реакції органічній хімії: піроліз, окислення, алкилірованіє, дегідрування і гідрування, галогенірованіє, полімеризація, нітрація, сульфування і др.; найважливіше значення серед них мають каталітичні реакції. У виробництві продуктів Н. с. велике місце займає підготовка вуглеводневої сировини і здобуття первинних вихідних вуглеводнів: граничних (парафінових), неграничних (олефінових, диєнових, ацетилену), ароматичних і нафтенових. Основна їх частина перетворюється на функціональні похідні з активними групами, що містять кисень, азот, хлор, фтор, сірку і ін. елементи.
Граничні (алкановиє) вуглеводні займають важливе місце за об'ємом використання в Н. с. Для виробництва різних хімічних продуктів споживають нижчі газоподібні вуглеводні (метан, етан, пропан, Бутан, пентани) і рідкі або тверді парафіни (від C 6 до C 40 ). Нижчі парафінові вуглеводні виділяються з газів природних і попутних. Гази нафтові попутні і отримувані при стабілізації нафти містять граничні вуглеводні C 2 —C 5 в кількості 83—97 об'ємних %. З них виділяють етан-пропановую фракцію, ізобутан, н -бутан, пентан. Природний газ з вмістом 96—97% метану використовується як технічний метан в основному для виробництва аміакуацетилену, метилового спирту, хлорпроїзводних з'єднань, сірковуглеця, синильної кислоти . Рідкі і тверді нормальні парафіни C 6 —C 40 отримують з продуктів переробки нафти (бензіно-гасовіх, дизельних і масляних дистилятів) кристалізацією при охолоджуванні, карбамідною депарафінізацією (див. Депарафінізація нафтопродуктів ) і за допомогою молекулярних сит, а також ін. методами. Переробкою парафінової сировини забезпечується все зростаюча потреба Н. с. в неграничних вуглеводнях (олефінах, дієнах, ацетилені). Основним методом виробництва олефінов (етилену, пропилену, Бутилену) є високотемпературний піроліз всілякої сировини, починаючи від етану і газового бензину до важких нафтових фракцій і сирої нафти. Олефіни виходять також попутно в процесах нафтопереробки. Каталітичним дегідруванням (див. Гідрогенізація ) перетворюють Бутан на бутадієн, а ізопентан в ізопрен — в основні мономери для виробництва каучуків синтетичних .
Велике промислове значення мають процеси конверсії парафінових вуглеводнів в синтез-газ (суміш окислу вуглецю з воднем, див.(дивися) Конверсія газів ) . Сировиною можуть бути гази природні, попутні, нафтопереробки і будь-які нафтові фракції. З синтезу-газу отримують дешевий водень, споживаний у великих кількостях для синтезу аміаку, гідроочистки нафтопродуктів, гідрокрекінгу і ін. процесів. Аміак служить вихідним продуктом для виробництва добрив (аміачної селітри сечовини), синильної кислоти і ін. Двоступінчатою конверсією метану виробляють також концентровану вуглецю окисел, використовувану для багатьох процесів Н. с. Синтез-газ широко застосовується в оксосинтезі, заснованому на реакціях олефінов з окислом вуглецю і воднем. З окислу вуглецю і водню виробляється метанол — сировина, з якої отримують формальдегід, найважливіший продукт для виробництва пластмас, лаків, клеїв і пр. матеріалів.
Застосовуючи реакції окислення, галогенірованія, нітрації, сульфування і ін., з парафінів виробляють всілякі продукти. Шляхом прямого жідкофазного окислення повітрям легких фракцій (межі википання 30—90 °С) бензину прямої перегонки при 150—210 °С і 4 Мн/м 2 (40 ам ) у присутності ацетату кобальту або марганцю виробляють у великих кількостях оцетову кислоту . Багатотоннажним процесом є жідкофазноє окислення повітрям твердих нормальних парафінів у вищі жирні кислоти (C 10 —C 20 ). У промисловості реалізовано виробництво вищих спиртів окисленням н -парафінов (C 10 —C 20 ). З них виробляють поверхнево-активні речовини, миючі речовини типа алкилсульфатов і пр.
В промислових масштабах виробляють галогенопроїзводниє парафінів. З метану отримують метилхлорид, метіленхлорід, хлороформ, чотирихлористий вуглець і ін. продукти. Метіленхлорід і чотирихлористий вуглець є хорошими розчинниками. Хлороформ використовують для синтезу тетрахлоретилену, хлорфторпроїзводних, коштовного мономера тетрафторетилену і прочих. Хлоруванням етану виробляють гексахлоретан і ін. хлорпроїзводниє. Продукт хлорування твердих парафінів хлорпарафін-40 (близько 40% Cl) використовується як пластифікатор, хлорпарафін-70 (близько 70% Cl) — для просочення паперу і тканин підвищеної вогнестійкості. Продукти повного фторування вузьких фракцій гасу і газойля є коштовними змащувальними речовинами і гідравлічними рідинами, що володіють високою термічною і хімічною стійкістю. Вони можуть працювати тривалий час при 250—300 °С у дуже агресивних середовищах. Фреони — хлорфторпроїзводниє метану і етану — застосовуються як хладоагентов в холодильних машинах. Нітрацією пропана і парафінів, киплячих вище 160—180 °С, азотною кислотою виробляють суміш нітропарафінов. Вони використовуються як розчинники і проміжні продукти синтезу нітроспіртов, аміноспиртів, вибухових речовин . Сульфохлоруванням і сульфоокисленієм гасових фракцій C 12 —C 20 і н -парафінов отримують поверхнево-активні речовини типа алкилсульфонатов.
Неграничні вуглеводні . Завдяки високій реакційній здатності ці з'єднання широко використовуються в Н. с. Багато продуктів синтезуються на основі олефінов диєнових вуглеводнів і ацетилену.
Олефіни. Перше місце по масштабах промислового вжитку серед олефінов займає етилен ; у все зростаючих кількостях застосовують пропилен і бутени. З вищих олефінов основне значення мають а-олефіни з прямим ланцюгом, отримувані термічним крекінгом твердого або м'якого парафіну при температурі близько 550 °С і каталітичною олігомеризацією етилену за допомогою алюмінійорганічеських каталізаторів. Полімеризацією олефінов отримують високомолекулярні продукти — поліетилен, поліпропілен і ін. поліолефіни. Поліетилен — наймасовіший вигляд пластмас. Його виробництво зростає дуже швидко, і він широко використовується у всіх галузях промисловості. Швидко прогресує синтез вінілхлоріда окислювальним хлоруванням етилену або суміші етилену з ацетиленом. Вінілхлорід широко використовується для виробництва багатьох полімерних матеріалів. З полівінілхлориду виготовляють плівки, труби і прочие.
Велике значення в Н. с. придбали окисел етилену і окисел пропилену; з них синтезують гліколі, поверхнево-активні речовини етаноламіни і ін. Значна кількість етилену витрачається на алкилірованіє бензолу для виробництва стиролу, окислення в ацетальдегід і оцетову кислоту, для виробництва вінілацетата і етилового спирту. Для здобуття спиртів, альдегідів і деяких ін. з'єднань використовується оксосинтез. Хлоруванням олефінов виробляють багато коштовних розчинників, інсектициди і ін. речовини. З вищих олефінов синтезують алкилсульфати, присадки до нафтопродуктів.
Дієни. Бутадієн - 1,3 і 2-метил-бутадієн-1,3 (див. Ізопрен ) є основними мономерами у виробництві синтетичних каучуків. У промисловості бутадієн виходить як побічний продукт піролізу і дегідруванням Бутану і бутиленової фракції продуктів піролізу нафтової сировини на етилен. До перспективних методів виробництва ізопрена відноситься дегідрування ізоаміленов, виділених з легких крекинг-бензінов, і дегідрування ізопентана, що міститься в попутних газах і отримуваного ізомеризацією н -пентана. Частина бутадієну витрачається на здобуття хлоропрена, циклододекатрієну-1,5,9 — напівпродукту у виробництві поліамідних волокон.
Ацетилен. Велика кількість ацетилену виробляється з метану і ін. парафінових вуглеводнів окислювальним піролізом, електрокрекінгом і піролізом різної нафтової сировини у водневій плазмі. Дімерізацией ацетилену у присутності міді однохлористя отримують вінілацетилен, використовуваний головним чином для виробництва хлоропрена (див. також Хлоропренові каучуки ) . З ацетилену отримують також акрилонітрил, вінілхлорід, ацетальдегід, але у всіх цих випадках ацетилен поступово витісняється дешевшим етиленом і пропиленом.
Ароматичні вуглеводні . Бензол, толуол, ксилоли, три - і тетраметілбензоли, нафталін є коштовною сировиною для синтезу багатьох продуктів. Ароматичні вуглеводні утворюються в процесах каталітичного ріформінга бензинових і лігроїнових фракцій. У значних кількостях ці з'єднання виходять попутно при піролитичному виробництві етилену. Бензол і нафталін отримують також деалкілуванням їх алкилпроїзводних у присутності водню. Для виробництва цим способом бензолу використовують алкилароматічеськие вуглеводні (толуол, ксилоли, вищі алкилпроїзводниє) і бензини піролізу. Сировиною для здобуття нафталіну є важкі фракції ріформінга, газойля каталітичного крекінгу. Алкилірованієм бензолу етиленом отримують етилбензол алкилірованієм пропиленом — ізопропілбензол, перетворювані дігидрірованієм в коштовні мономери для виробництва каучуків — стирол і а-метілстірол. З ізопропілбензолу при окисленні повітрям отримують у великих кількостях фенол і ацетон. На основі алкилароматічеських з'єднань синтезують пластифікатори, змащувальні масла і присадки до них, поверхнево-активні речовини. Окисленням ароматичних вуглеводнів отримують терефталеву кислоту, службовку для виробництва волокон (лавсану), малеїновий і фталевий ангідрид, коштовні пластифікатори і компоненти термостійких пластмас (полііміди). У менших масштабах використовується хлорування, нітрація і ін. реакції. З хлорфенолов і хлорнафталінов виробляють ефективні гербіциди, розчинники і ізоляційні масла для трансформаторів. Бензілхлорід використовується для синтезу ряду з'єднань, що містять групу Бензилу (бензиловий спирт, його ефіри і прочие).
Нафтени. З цих вуглеводнів лише циклогексан придбав велике значення в Н. с. У невеликих кількостях циклогексан виділяється чіткою ректифікацією бензинових фракцій нафти (що містять 1—7% циклогексану і 1—5% метилциклопентану). Метилциклопентан перетворюють на циклогексан ізомеризацією з хлористим алюмінієм. Промислова потреба в циклогексані задовольняється в основному здобуттям його гідруванням бензолу у присутності каталізатора. Окисленням циклогексану киснем повітря виробляють циклогексанон і адіпінову кислоту, які використовуються у виробництві поліамідних синтетичних волокон (капрону і нейлону). Адіпінова кислота і ін. дикарбонові кислоти, що отримуються при окисленні циклогексану, використовуються для синтезу ефірів, вживаних як змащувальні масла і пластифікатори. Циклогексанон знаходить вживання як розчинник, а також як замінник камфори.
Велика увага приділяється розвитку мікробіологічного синтезу на базі нафтової сировини. З парафінових вуглеводнів отримують білково-вітамінні концентрати для живлення тварин.
Літ.: Наметкин С. С., Собр. праць, 3 видавництва, т. 3, М., 1955; Нові нафтохімічні процеси і перспективи розвитку нафтохімії, М., 1970; Новітні досягнення нафтохімії і нафтопереробки, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 9—10, М., 1970; Лебедев Н. Н., Хімія і технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу, М., 1971; Чорний І. Р., Виробництво мономерів і сировини для нафтохімічного синтезу, М., 1973; Жермен Дж., Каталітичні перетворення вуглеводнів, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1972; Суханов Ст П., Каталітичні процеси в нафтопереробці, 2 видавництва, М., 1973; Ситтіг М., Процеси окислення вуглеводневої сировини, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1970; Винту Ст, Технологія нафтохімічних виробництв. пер.(переведення) з рум.(румунський), М., 1968; Плате А. Ф., Нафтохімія, М., 1967; Основи технології і нафтохімічного синтезу, під ред. А. І. Дінцеса і Л. А. Потоловського, М., 1960.
