催化裂化培训讲义-1反应、机理共116页文档
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2工艺原理蜡油(或渣汕)等大分子坯类,在髙温低压操作条件下,通过催化裂化催化剂表而强酸中心的催化作用,使坯类分子发生以裂化、异构、氢转移反应为主的多种复杂反应,使大分子炷类转化为各种小分子炷类的混合物,并通过后续分馅稳左系统分离岀干气、液化气(英中的C,、C:烯炷经进一步分离后可用于化工原料)、汽油、柴油及油浆等产品,反应过程形成的焦炭被用于工艺过程消耗并提供热量(不形成实物产品)。
催化裂化生产在非临氢条件下进行,属于脱碳反应,原料中的碳向油浆、焦炭等大分子产品富集,而氢则向干气、液化气、汽油等小分子产品富集,原料的氢含量(或烧族组成)对产品分布与装置操作有重要影响。
2. 1催化裂化反应过程基本原理2. 1. 1催化裂化反应机理催化裂化的反应机理一般用正碳离子的机理来解释。
正碳离子是炷分子中有一个碳原子的外围缺少一对电子,因而形成带正电的离子。
它只能吸附于催化剂表而上进行反应而不能脫离催化剂自由移动。
催化裂化中的各类主要反应一般都经过原料烧分子变成正碳离子的阶段,所以催化裂化反应实际上就是各种正碳离子的反应。
正碳离子的基本来源有几种不同的途径:一是酸(催化剂酸性中心)和充当弱碱的不饱和炷反应,炷接受质子而形成正碳离子;二是烷炷被酸性中心抽取一个负氢离子而形成正碳离子:三是正碳离子和饱和炷反应时,发生类似于负氢离子转移生成一个新的正碳离子;四是稳左分子碳键断裂生成两个带相反电荷的碎片,带正电荷的即为正碳离子。
例如:C16H3:+H* --------------- G B HJ催化裂化裂化反应过程中的氢离子来源于催化剂表而上的酸性活性中心。
正碳离子反应过程复杂,主要特点如下:(1)大的正碳离子不稳泄,容易在B位置上断裂,生成一个烯•泾和一个小正碳离子,如:C—C'—€p—C—C—C --------------------- C二C—C + C—C—C+ +正己基离子丙烯丙基离子只有主链中碳原子数在五个以上才容易断裂,裂化后生成的至少为C3的分子,所以催化产品中Cl、C2含量较少。
催化裂化反应机理一、催化裂化反应机理(一)、催化裂化反应机理催化裂化反应机理常用碳离子学说来说明。
碳离子又称正碳离子,是烃分子中有一个碳原子外围缺少一对电子而形成的带正电的离子,例如这种离子不能在溶液中离解出来自由存在,只能吸附在催化剂表面上参加化学反应,不能脱离催化剂自由存在。
中性分子最初形成碳离子,首先要有烯烃,烯烃来自于催化裂化的原料油或一次产物中,其中要有质子,质子由催化剂的活性部分提供,可以是由于失去电子后带正电的氢质子,用〔H+〕表示。
烯烃双键断开其中一个键,并与质子(H)结合,就形成碳离子,如:碳离子外层电子缺少一对电子,是不完全的外层电子结构,所以很不稳定,不能单独存在,总想索取个别碳原子中的电子对,转化成稳定的有完全外层结构的碳原子,与此同时又生成别的碳离子,所以碳离子又很不稳定,也要继续反应下去,实现这种转化需要活化能很低,从而加快了整个反应速度,直到碳离子放出一个质子还原成中性分子为止,才能使反应中断。
今以十六烯-6的催化裂化反应为例,说明碳离子的若干规则。
第一步:十六烯-6从催化剂表面获得质子,生成碳离子:第二步:十六烯-6遇见已经存在的碳离子,又再生成别的碳离子:别的碳离子又要索取其他稀烃的电子对,使反应链锁下去。
第三步:大分子的碳离子,还可以夺取自身分子相隔位置(β位)上的碳原子发生所谓β裂解。
第四步:各种碳离子中以伯碳离子 最不稳定,容易异构化为仲碳离子 ,甚至叔碳离子2如果这些异构碳离子中碳原子数还在五以上,则可继续进行β裂解:或者转化成叔碳离子或者转化为叔碳离子最后一步,各种反应最后都是碳离子放出一个质子,还给催化剂,使自己变成中性分子,使链锁反应中断:对于带叔碳烷基的芳香烃按上述碳离子反应规则,其裂化步骤可表如下:综上可见催化裂化反应易异构化,容易生成>C3、C4的烯烃,正是按碳离子的反应规则进行反应的结果。
碳离子反应还可说明烯烃迭合,氢转移的机理,目前凡是能够提供质子的酸性催化剂的催化作用,都用碳离子学说来说明,但是碳离子学说也不能说明相同的反应物用不同催化剂为什么会得到不同的产物,某个反应为什么只能用某一种酸或催化剂才能起催化作用等问题。