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Einsatz saurer Katalysatoren

Mechanismen des katalytischen Spaltens (Cracken)

Beim katalytischen Cracken werden stark saure Zeolithe, u.a. dealuminierte Y-Zeolithe (Faujasit) eingesetzt (Abb. 1) . Die Stabilität dieser Zeolithe kann durch den Einbau von Cer- bzw. Seltenerdionen erhöht werden.

Abb.1

Folgende Abbildung zeigt den Spaltmechanismus am Beispiel des n-Hexans:

Abb.2

Eine zentrale Stellung nimmt hier das C6-Carbeniumion ein. Dieses kann sich bilden

  • durch die Addition des Protons der Oberflächenhydroxidgruppe an ein in Spuren im Edukt enthaltenes Hexen,
  • durch die direkte Spaltung einer C-C- bzw. C-H-Bindung nach dem nichtklassischen Haag-Dessau-Mechanismus.

Das C6-Carbeniumion spaltet sich in β-Position an der Katalysatoroberfläche in ein C2-Olefin und ein C4-Carbeniumion bzw. in ein C3-Olefin und ein C3-Carbeniumion. Unter Hydridtransfer reagieren die C3/C4-Carbeniumionen mit einem weiteren Molekül Hexan, wobei ein neues C6-Carbeniumion und die entsprechenden C3/C4-Kohlenwasserstoffe entstehen. Eine weitere Reaktionsmöglichkeit des C6-Carbeniumions besteht darin, dass es durch Addition von C2/C3-Olefinen zu den C8/C9-Carbeniumionen reagiert. Über Spaltung in β-Position und anschließenden Hydridtransfer können C4- und C5-Kohlenwasserstoffe aufgebaut werden.

Durch konsekutive Anlagerung von weiteren Olefinen werden hochmolekulare Koksvorläufer aufgebaut.

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