催化裂化反應(yīng)機(jī)理和特點

石油和化學(xué)工程系項目四：催化裂化任務(wù)三：催化裂化反應(yīng)機(jī)理和特點1催化裂化的反應(yīng)特點2催化裂化的反應(yīng)機(jī)理知識點01催化裂化的反應(yīng)機(jī)理知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理正碳離子是指缺少一對電子，而形成帶正電的離子：特點：不能在溶液中離解出來自由存在；只能吸附在催化劑表面上參加化學(xué)反應(yīng)。正碳離子形成：烯烴的雙鍵中一個鍵斷開，并在含H多的C上加上一個H＋，使含H少的另一個C缺少一對電子。一正碳離子知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理二形成正碳離子的條件1、存在烯烴來源：原料本身、熱反應(yīng)產(chǎn)生。2、存在質(zhì)子H+來源：由催化劑的酸性中心提供。存在于催化劑的活性中心，不能離開催化劑表面。知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理以正n-C16H32來說明。三正碳離子機(jī)理1、生成正碳離子正n-C16H32得到一個H＋，生成正碳離子。知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位置上斷裂，生成一個烯烴和一個小正碳離子：特點：主鏈中C數(shù)量＞5時才容易斷裂，裂化后生成的產(chǎn)物至少是3個C以上的分子。

2、β斷裂知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理＞仲正碳離子若正碳離子為伯正碳離子，易變成仲碳離子，再進(jìn)行β斷裂，甚至異構(gòu)化為叔正碳離子，再進(jìn)行β斷裂。直至不再斷裂的小正碳離子，如C3H7＋、C4H9＋為止。3、異構(gòu)化＞伯正碳離子叔正碳離子知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理較小正碳離子與烯烴、烷烴、環(huán)烷烴間發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使小正碳離子變成小分子烷烴。中性烴分子變成新正碳離子，再進(jìn)行各種反應(yīng)，使原料不斷變成產(chǎn)品。4、氫轉(zhuǎn)移知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理思考1：為什么催化裂化產(chǎn)物中少C1、C2，多C3、C4？正碳離子分解時不生成＜C3、C4的更小正碳離子。思考2：為什么催化裂化產(chǎn)物中多異構(gòu)烴？伯、仲正碳離子穩(wěn)定性差，易轉(zhuǎn)化為叔正碳離子。思考3：為什么催化裂化產(chǎn)物中多β烯烴？伯正碳離子易轉(zhuǎn)為仲正碳離子，放出H+形成β烯烴。4、氫轉(zhuǎn)移知識點1：催化裂化的反應(yīng)機(jī)理正碳離子和烯烴結(jié)合在一起，生成大分子正碳離子：正碳離子放出H＋還給Cat.而變成烯烴，反應(yīng)終止5、疊合反應(yīng)6、反應(yīng)終止02催化裂化的反應(yīng)特點知識點2：催化裂化的反應(yīng)特點

外擴(kuò)散原料分子由主氣流擴(kuò)散到催化劑外表面內(nèi)擴(kuò)散原料分子由催化劑外表面擴(kuò)散到內(nèi)表面吸附原料分子在催化劑內(nèi)表面吸附反應(yīng)原料分子反應(yīng)生成產(chǎn)物脫附產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面脫附內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面擴(kuò)散到外表面外擴(kuò)散產(chǎn)物分子由催化劑外表面擴(kuò)散到主氣流速度最慢，對整個催化裂化反應(yīng)起控制作用一氣-固非均相催化反應(yīng)過程知識點2：催化裂化的反應(yīng)特點1、各類競爭吸附能力2、各類烴的化學(xué)反應(yīng)順序C數(shù)相同的各類烴，被吸附的順序為：稠環(huán)芳烴＞稠環(huán)環(huán)烷烴＞烯烴＞單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴＞環(huán)烷烴＞烷烴；同類烴，分子量↗，越容易被吸附。烯烴＞大分子側(cè)鏈的單環(huán)芳烴＞異構(gòu)烷烴或烷基環(huán)烷烴＞小分子側(cè)鏈的單環(huán)芳烴＞正構(gòu)烷烴＞稠環(huán)芳烴。知識點2：催化裂化的反應(yīng)特點

這兩個排序是不一致的，特別是稠環(huán)芳烴，它的吸附能力很強(qiáng)而化學(xué)反應(yīng)速度卻最低，競爭吸附的結(jié)果是：稠環(huán)芳烴占據(jù)了催化劑表面，但是它們反應(yīng)速度慢，且不易脫附，甚至縮合生焦，干脆不離開催化劑表面了。這樣大大妨礙了其它烴被吸附到催化劑表面上進(jìn)行反應(yīng)，從而使整個石油餾分的反應(yīng)速度都降低。

芳香基原料油、催化裂化循環(huán)油或油漿(其中含有較多的稠環(huán)芳烴)較難裂化，要選擇合適的反應(yīng)條件或者先通過預(yù)處理來減少其中的稠環(huán)芳烴而使其成為優(yōu)質(zhì)的裂化原料。思考：稠環(huán)芳烴對催化裂化過程的影響？知識點2：催化裂化的反應(yīng)特點平行反應(yīng)：裂化同時朝著幾個方向進(jìn)行的反應(yīng)。順序反應(yīng)：隨反應(yīng)深度↗，反應(yīng)產(chǎn)物又會繼續(xù)反應(yīng)。二復(fù)雜的平行－順序反應(yīng)知