催化裂化反應(yīng)機理

催化裂化反應(yīng)機理一、催化裂化反應(yīng)機理（一）、催化裂化反應(yīng)機理催化裂化反應(yīng)機理常用碳離子學(xué)說來說明。碳離子又稱正碳離子，是燒分子中有一個碳原子外圍缺少一對電子而形成的轉(zhuǎn)正I電的離子，例如這種離子不能在溶液中離解由來自由存在，只能吸附在催化劑表面上參加化學(xué)反應(yīng)，不能脫離催化劑自由存在。中性分子最初形成碳離子，首先要有烯烽，烯烽來自于催化裂化的原料油或一次產(chǎn)物中，其中要有質(zhì)子，質(zhì)子由催化劑的活性部分提供，可以是由于失去電子后帶正電的氫質(zhì)子，用〔H+〕表示。烯煌雙鍵斷開其中一個鍵，并與質(zhì)子（H）結(jié)合，就形成碳離子，如：HHHHHHHHHH：C：C：C：C：C：C：H+H+一*H：C：C：C：CCZC=H

HHHHHHHHHHH碳離子外層電子缺少一對電子，是不完全的外層電子結(jié)構(gòu)，所以很不穩(wěn)定，不能單獨存在，總想索取個別碳原子中的電子對，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的有完全外層結(jié)構(gòu)的碳原子，與此同時又生成別的碳離子，所以碳離子又很不穩(wěn)定，也要繼續(xù)反應(yīng)下去，實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化需要活化能很低，從而加快了整個反應(yīng)速度，直到碳離子放生一個質(zhì)子還原成中性分子為止，才能使反應(yīng)中斷。今以十六烯-6的催化裂化反應(yīng)為例，說明碳離子的若干規(guī)則。第一步：十六烯-6從催化劑表面獲得質(zhì)子，生成碳離子：HHGH"-C=C1[>H3o+H+—*QH1LC+—.此1第二步：十六烯-6遇見已經(jīng)存在的碳離子，又再生成別的碳離子：2別的碳離子又要索取其他稀烽的電子對，使反應(yīng)鏈鎖下去。第三步：大分子的碳離子，還可以奪取自身分子相隔位置(B位)上的碳原子發(fā)生所謂B裂解。hI(H—C+"-R)RHII(H-C+—R)(R—&-R)第四步：各種碳離子中以伯碳離子最不穩(wěn)定，容易異構(gòu)化為仲碳離子，甚至叔碳離子如果這些異構(gòu)碳離子中碳原子數(shù)還在五以上，則可繼續(xù)進行B裂解：HIH—C+陰”—?出一CH-CjH15;（伯）（仲）HICHm-CH—CHz—C6H]3--CHlCH=CH/H—以一CsH”；（仲）HIH—C+—qHi]—CH3—C+H—C4H9J（伯）,（仲）CH§—CH—5H2—QH?-?CH3—CH=CH2+CH^—C*—CH—CH3由（仲）或者轉(zhuǎn)化成叔碳離子或者轉(zhuǎn)化為叔碳離子--1最后一步，各種反應(yīng)最后都是碳離子放生一個質(zhì)子，還給催化劑，使自己變成中性分子，使鏈鎖反應(yīng)中斷：CH3—C+H—CH3―*CH,-CH=CH3+H'CH3CH3CH3—C+—QK-CHy—C=CH—CH3+H*對于帶叔碳烷基的芳香煌按上述碳離子反應(yīng)規(guī)則，其裂化步驟可表如下:綜上可見催化裂化反應(yīng)易異構(gòu)化，容易生成〉C3C4的烯烽，正是按碳離子的反應(yīng)規(guī)則進行反應(yīng)的結(jié)果。碳離子反應(yīng)還可說明烯烽迭合，氫轉(zhuǎn)移的機理，目前凡是能夠提供質(zhì)子的酸性催化劑的催化作用，都用碳離子學(xué)說來說明，但是碳離子學(xué)說也不能說明相同的反應(yīng)物用不同催化劑為什么會得到不同的產(chǎn)物，某個反應(yīng)為什么只能用某一種酸或催化劑才能起催化作用等問題。（二）、催化裂化的化學(xué)反應(yīng)類型催化裂化原料油的組成非常復(fù)雜，含有各種燒類。因此化學(xué)反應(yīng)也是多種多樣，且反應(yīng)速度也各異。1,裂化反應(yīng)它是催化裂化的主要反應(yīng)，幾乎幾種燒類都能進行，特別是烷燒和烯燒。裂化反應(yīng)是燒分子中C-C鍵斷裂的反應(yīng)，烷建分解時多從中間的C-C鍵處斷裂，且分子越大越易斷裂，碳原子數(shù)相同的鏈狀烽中，異構(gòu)煌比正構(gòu)烽容易分解。烯燒的裂化反應(yīng)規(guī)律與烷燒相似,而且烯燒裂化速度比烷烽高得多，雖然直播原料不含烯燒，但其它燒類一次分解都

產(chǎn)生烯燒，所以在催化裂化過程中，烯燒的分解反應(yīng)占有重要地位。環(huán)烷燒的分解反應(yīng)，可以自環(huán)上斷開生成異構(gòu)烯烽，如:乙基環(huán)戊烷2一乙基一乙基環(huán)戊烷2一乙基一1戊烯戊基環(huán)戊基+C=C-戊基環(huán)戊基+C=C-甲基環(huán)戊烷1一丁端芳煌的環(huán)很穩(wěn)定不易打開，但烷基芳燒很容易斷側(cè)鏈。且有斷鏈是發(fā)生在芳煌與側(cè)鏈相連的C-C鍵上，生成較小的芳■和烯煌,如：異丁基恭笨異丁基恭笨2-甲基T-丁烯這種裂化反應(yīng)又稱為脫烷基反應(yīng)。側(cè)鏈越長，異構(gòu)程度越大時，越易脫落。而且至少要有3個碳的側(cè)鏈才易脫落，脫乙基比較困難，單環(huán)芳煌不能脫甲基，而只能進行甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，只有稠環(huán)芳煌才能脫掉一部分甲基。2,異構(gòu)化反應(yīng)在催化裂化過程中異構(gòu)化反應(yīng)較多，其反應(yīng)方式有3種,

(1)骨架異構(gòu)：分子中碳鏈重新排列，包括直鏈變?yōu)橹ф?支鏈位置發(fā)生變化，五元環(huán)變?yōu)榱h(huán)，都屬于骨架異構(gòu)。如:鄰二甲基環(huán)戊烷C甲基環(huán)己烷鄰二甲基環(huán)戊烷C甲基環(huán)己烷(2)雙鍵移位異構(gòu)：烯煌的雙鍵位置由兩端移向中間，如:C-C-C-C=C-C——C-C-C-C=C-C——C-C-C=C-C-C2-己烯3-已烯(3)幾何異構(gòu)：烯燒分子空間結(jié)構(gòu)的改變，如順烯變?yōu)榉聪?，稱為幾何異構(gòu)，如：CCH—0=—H-H—匚=C、fC2—順丁稀2—反丁堀3,氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)某燒分子上的氫脫下來立即加到另一烯燒分子上使之飽和的反應(yīng)稱為氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)。氫轉(zhuǎn)移是催化裂化特有的反應(yīng)，反應(yīng)速度也比較快，它不同于一般的氫分子參加的脫氫和加氫反應(yīng)，而是活潑的氫原子的轉(zhuǎn)移過程，在氫轉(zhuǎn)移過程中，供氫的如果是烷燒則會變成烯燒，是環(huán)烷燒則變成環(huán)烯燒，進一步成為芳烽，而烯烽接受氫又會轉(zhuǎn)成烷燒，二烯燒變成單烯烽。如:

十c—c=c—c十c—c=c—c+C一C—c—c甲基環(huán)己烷丁烯甲基環(huán)己烯正丁烷若是分子較大的烯燒或芳煌則將會在環(huán)化與縮合的同時放由氫原子，使烯烽和二烯燒得到飽和，而其本身最后變成焦碳。所有可能供氫的燒分子中,帶側(cè)鏈的環(huán)烷烽上的脫氫是主要的氫來源，而烯烽最易接受氫轉(zhuǎn)化為單烯燒。催化裂化產(chǎn)品中二烯燒很少，就是因為氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)所造成的。溫度和催化劑活性對氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)影響很大，如果要生產(chǎn)碳值低的輕燃油，則可采用較低的反應(yīng)溫度和活性較高的催化劑，以便促進氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，降低輕燃油中的烯燒含量，若要提高輕燃油辛烷值，則應(yīng)采用高反應(yīng)溫度，以加速分解反應(yīng)，抑制氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使輕燃油甲烯燒含量增加。.芳構(gòu)化反應(yīng)所有能生成芳煌的反應(yīng)