В качестве исходного сырья нефтехимического синтеза важнейшими являются метан, Ethan, Propan, бутан и пентан. Парафиновые углеводороды с 6-10 атомами углерода применяют в качестве растворителей. Углеводороды с 10-20 атомами углерода используют в производстве моющих средств, смазочных масел, эмульгаторов для синтетического каучука и др. Чрезвычайно ценным сырьём для химической промышленности являются парафины с 18-44 атомами углерода. In der Tabelle. 19.1 приведены основные направления промышленной переработки алканов. Из них важнейшим является производство олефинового сырья методами пиролиза и дегидрогенизации. Основными методами получения из алканов различных продуктов являются окисление, хлорирование и фторирование, Nitrierung, сульфохлорирование, реакции с серой и аммиаком.

Oxidation. Окисление низкомолекулярных углеводородов – один из перспективных путей получения спиртов, альдегидов, кетонов, Säuren. Некаталитическим окислением пропана и бутана воздухом или кислородом при 425 ^überС и давлении 0,7 МПа получают метиловый, пропиловый и бутиловый

Tabelle 19.1

Grundlegende Chemische Produkte, получаемые из алканов

Kohlenwasserstoffe	Die wichtigsten Techniken der Verarbeitung	Важнейшие продукты и их производные
Метан CH4	Крекинг. Термоокислительный крекинг. Oxidation. Хлорирование и фторирование	Ацетилен; Wasserstoff; синтез-газ; Ammoniak; ацетальдегид; менол → формальдегид; этанол и другие спирты; хлорвинил; хлоропрен; дихлорметан; хлорметан; хлороформ → тетрафтор- Ethylen → Teflon; четыреххлористый углерод → фреоны; Schwefelkohlenstoff; дихлордифторметан; метилцеллюлоза; Ruß
Этан С2H6	Пиролиз, Nitrierung, Chlorierung	Этилен; Acetylen; хлористый этил; нитрометан; ниороэтан; Ethylendichlorid; синтез-газ
Пропан C3H8	Пиролиз, Oxidation, Nitrierung, Dehydrierung	Этилен; Propylen; Acetylen; ацетальдегид; формальдегид; нитрометан; нитроэтан; нитропропан; 1,3-дихлорпропан; нитроспирты; уксусная кислота
N-Бутан C4H10	Пиролиз, Oxidation, дегидрогенизация, изомеризация, взаимодействие с серой и H2S	Этилен; Propylen; Butylen; изобутан; изобутилен; бутадиен; ацетальдегид; бутиловый спирт; уксусная кислота; Aceton
Пентан C5H12	Хлорирование, Nitrierung, изомеризация, пиролиз	Хлористый амин → амиловые спирты; амилфенолы; амилнафталин; амиламин; нитрометан; нитроалканы; изопентан→изопрен; Ethylen; Propylen; Butylen
Изопентан C5H12	Dehydrierung, пиролиз, Chlorierung	Изоамилен→ изопрен → Gummi; Ethylen; Propylen; хлористый изоалин
Высшие парафины (Mit18-Mit44)	Крекинг, Oxidation, Chlorierung, sulfonierung, Nitrierung	Синтетические масла; олефины; Alkohole; высшие жирные кислоты; пластификаторы; нитропарафины; хлорпарафины, а из них: пластификатор для поливинилхлорида; хлорвакс для огнестойких материалов, синтетические смазочные масла

Alkohole, формальдегид, ацетальдегид, Aceton, метилэтиленкетон, оксиды пропилена, бутилена и другие продукты. Большое развитие получило производство жирных кислот (Mit₆-Mit₂₀), из которых получают моющие средства, эмульгаторы, синтетические жиры. Окислением парафинов при 95-170 ^überС и 1-2 МПа получают продукты, используемые для изготовления веществ для пропитки тканей, антикоррозионной защиты, смягчителей и пр. Неполное сгорание парафиновых углеводородов, содержащихся в газе, или их термическое расщепление используются для получения сажи.

Хлорирование и фторирование. Парафиновые углеводороды можно хлорировать фотохимическим, каталитическим и термическим способами.

В промышленности хлорпроизводные метана получают в 2 Phase: газообразным хлорированием метана получают преимущественно хлорметан и дихлорметан; затем жидкофазным фотохимическим хлорированием дихлорметана получают хлороформ и четыреххлористый углерод. Хлорирование проводят при 400-450 ^überMit, выход хлорпроизводных по метану 85-90 %. Высокомолекулярные парафиновые углеводороды хлорируют при 100 ^überMit.

Прямое фторирование парафиновых углеводородов протекает очень бурно и сопровождается воспламенением. Для введения фтора в молекулу углеводорода пары парафинового углеводорода, разбавленные азотом, пропускают над катализатором (CoF₃) bei 200-300 ^überMit.

Перфторпарафины получают при действии на высокохлорированные углеводороды фтористым водородом в присутствии SbF₃. Полученный высокофторированный углеводород обрабатывается затем CoF₃ до образования перфторида. Фторированные углеводороды очень устойчивы против действия HNO₃, H₂SO₄, олеума, нитрующей смеси и т.п. активных химических реагентов. Они совершенно не горючи и устойчивы вплоть до 500 ^überMit.

Пиролизом дихлорметана получают тетрафторэтилен, при полимеризации которого образуется очень стойкое вещество – тефлон.

Нитрование. В промышленности для нитрования используют, hauptsächlich, Propan. Нитрование проводят в газовой фазе при давлении 0,7 МПа и 430-450 ^überС в потоке тонко распыленной азотной кислоты.

CH₃NO₂

C₃H₈+HNO₃ C₂H₅NO₂

C₃H₇NO₂

Из нитропарафинов можно вырабатывать нитроолефины, алифатические амины и др.

Сульфохлорирование. При действии SO₂ и Cl₂ на парафиновые углеводороды образуются алифатические сульфохлориды:

RH + SO₂ + CI₂→RSO₂CI + HCl.

Лучше всего реагируют нормальные парафины. Щелочным омылением сульфохлориды переходят в сульфонаты RSO₂OH. Действием на сульфохлориды аммиака получают алифатические сульфамиды RSO₂NH₂. Продукты превращения С₁₂-Mit₁₆ с фенолятом натрия используются как пластификаторы поливинилхлорида. При взаимодействии высокомолекулярных алифатических сульфамидов с хлорированными жирными кислотами в присутствии щелочей образуются алкилсульфамидокарбоновые кислоты RSO₂NHR^¢-COOH (эмульгаторы минеральных масел).

Реакции с серой и аммиаком.При взаимодействии бутана и бутенов с SO₂ над катализатором (MoO₂-Al₂O₃ или Cr₂O₃-Al₂O₃) bei 500-595 ^überС получают тиофен. При нагревании природного газа с серой и сероводородом в присутствии Cr₂O₃, MnO₂ или V₂O₅ bei 700 ^überС образуется сероуглерод. При сжигании природного газа с воздухом в присутствии аммиака при 1000 ^überС над катализатором образуется синильная кислота.

Большое значение приобрели синтезы на основе смеси CO и H₂, так называемого синтеза-газа, являющегося источником получения большого числа продуктов. Природный газ, содержащий в основном метан, может быть переработан в синтез-газ:

1) конверсией с водяным паром, углекислым газом и их смесью: CH₄ + H₂O→CO + 3H₂;

2) окислительной конверсией при помощи кислорода или воздуха: CH₄ +1/2O₂→CO + 2H₂;

3) смешанной парокислородной конверсией.

Образующийся водород, а также водород из газов каталитического риформинга нефтепродуктов может быть использован для синтеза аммиака, а оксид углерода после тонкой очистки от CO₂ – для различных органических синтезов.