Нефть — это маслянистая жидкость, обладающая специфическим острым запахом и разным цветом, зависящим от места, где ведется ее добыча. Химическое строение нефти представляет сложную смесь разных химических соединений, в первую очередь углеводородов. Помимо этого нефть содержит в своем составе азот, кислород, серу и прочие примеси, в т.ч. воду и песок. Углеводороды — химические соединения только двух элементов: водорода и углерода. Эти два простых элемента могут соединяться друг с другом в разных пропорциях и сочетаниях. Поэтому их свойства различны, число их огромно, изучает их химия органических веществ. Углеводороды бывают жидкие, твердые, газообразные. Они имеют разную плотность. Одни углероды тяжелее воды, кипят при высоких температурах, другие легче, их температура кипения более низкая.
Нефть и нефтепродукты способны испаряться. Некоторые углеводороды, входящие в состав нефти, испаряются даже без подогрева при обычной температуре. Входящие в состав нефти разные углеводороды имеют и разную точку кипения, соответственно, у нефти нет постоянной точки кипения. При нагревании нефти первыми испарятся углеволороды с самым легким удельным весом, из их смеси получается бензин. При дальнейшем нагревании испаряются более тяжелые углеводороды, образующие керосин, смазочные масла, солярку. Это положено в основу первичной перегонки нефти. Перегретый водяной пар пропускали через подогреваемую нефть. Пар присоединял к себе более легкие углеводороды, имевшие небольшой удельный вес и низкую температуру кипения. Затем эту смесь бензина, керосина и воды отстаивали в холодильнике. Затем происходил слив. Сверху был слой бензина с удельной плотностью до 0,77, дальше шел более тяжелый слой керосина, удельная плотность которого до 0,86. Более тяжелая вода оставалась внизу. Керосин подвергался дальнейшей очистке, чтобы получить рафинированный керосин, горевший ровным пламенем.
В нефти также содержатся тяжелые углеводороды, которые при нагревании начинают разлагаться, не достигнув еще своей точки кипения. Разложение будет интенсивнее, чем сильнее нагревать нефть. В результате из большой молекулы тяжелого углеводорода получается сразу несколько молекул — более мелких, с разными удельным весом и температурой кипения. Этот процесс разложения назвали крекингом. В переводе с английского крекинг означает расщеплять, раскалывать. Крекинг — процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, под действием высокой температуры (высокого давления и некоторых других причин). В результате образуются молекулы углеводорода, содержащие меньшее количество атомов углерода. Крекинг является химическим методом переработки нефти и нефтепродуктов. А при первичной перегонке происходит простое разделение фракций нефти, зависящее от точек их кипения. Несмотря на то, что явление разложения было отмечено давно, оно было нежелательно при обыкновенной перегонке нефти. Чтобы избежать разложения, использовали перегретый пар. С середины XIX века и до начала XX века основной целью нефтепереработки являлось получение керосина, который был основным источником света. В то же время бензин не находил достаточного применения и считался ненужным отбросом, который на нефтеперерабатывающих заводах России зачастую сливали в водоемы или сжигали в ямах.
Однако в начале XX века большими темпами начинает развиваться автомобильное производство, соответственно растет спрос на бензин, который стал главной целью перегонки. Правда при перегонке доля бензина составляла лишь 1/5 часть от общего выхода. Тогда было решено подвергать крекингу тяжелые фракции, образовавшиеся после первичной перегонки, и получать из них легкие бензиновые фракции. Кроме тяжелых фракций сырьем для крекинга может быть и сырая нефть. С применением крекинг-процесса выход бензиновых фракций возрос до 50–60%. Следует отметить, что скорость разложения разных групп углеводородов разная. С наибольшей скоростью происходит расщепление парафиновых углеводородов, затем — нафтеновых, а наименьшая скорость у ароматических углеводородов. Если крекинг-процесс происходит при высокой температуре, его называют термическим, с применением катализатора — каталитическим. Главные факторы термического крекинга: температура, давление и время процесса. Английский химик Бартон нашел самые оптимальные условия для крекинг-процесса. В 1913 году в США он взял патент на способ выделения бензина из тяжелых фракций. В промышленных условиях крекинг-процесс, предложенный Бартоном, впервые осуществили в 1916 году. Наиболее благоприятной температурой считается 425-475°С. Метод Бартона дал начало новому этапу в развитии нефтеперерабатывающей промышленности.
