催化裂化反应机理

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，是烧分子中有一个碳原子外围缺少一对电子而形成的转正I电的离子，例如这种离子不能在溶液中离解由来自由存在，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，首先要有烯烽，烯烽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。烯煌双键断开其中一个键，并与质子（H）结合，就形成碳离子，如：HHHHHHHHHH：C：C：C：C：C：C：H+H+一*H：C：C：C：CCZC=H

HHHHHHHHHHH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，直到碳离子放生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：HHGH"-C=C1[>H3o+H+—*QH1LC+—.此1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：2别的碳离子又要索取其他稀烽的电子对，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(B位)上的碳原子发生所谓B裂解。hI(H—C+"-R)RHII(H-C+—R)(R—&-R)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B裂解：HIH—C+阴”—〜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）或者转化成叔碳离子或者转化为叔碳离子--1最后一步，各种反应最后都是碳离子放生一个质子，还给催化剂，使自己变成中性分子，使链锁反应中断：CH3—C+H—CH3―*CH,-CH=CH3+H'CH3CH3CH3—C+—QK-CHy—C=CH—CH3+H*对于带叔碳烷基的芳香煌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〉C3C4的烯烽，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烽迭合，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。（二）、催化裂化的化学反应类型催化裂化原料油的组成非常复杂，含有各种烧类。因此化学反应也是多种多样，且反应速度也各异。1,裂化反应它是催化裂化的主要反应，几乎几种烧类都能进行，特别是烷烧和烯烧。裂化反应是烧分子中C-C键断裂的反应，烷建分解时多从中间的C-C键处断裂，且分子越大越易断裂，碳原子数相同的链状烽中，异构煌比正构烽容易分解。烯烧的裂化反应规律与烷烧相似,而且烯烧裂化速度比烷烽高得多，虽然直播原料不含烯烧，但其它烧类一次分解都

产生烯烧，所以在催化裂化过程中，烯烧的分解反应占有重要地位。环烷烧的分解反应，可以自环上断开生成异构烯烽，如:乙基环戊烷2一乙基一乙基环戊烷2一乙基一1戊烯戊基环戊基+C=C-戊基环戊基+C=C-甲基环戊烷1一丁端芳煌的环很稳定不易打开，但烷基芳烧很容易断侧链。且有断链是发生在芳煌与侧链相连的C-C键上，生成较小的芳■和烯煌,如：异丁基恭笨异丁基恭笨2-甲基T-丁烯这种裂化反应又称为脱烷基反应。侧链越长，异构程度越大时，越易脱落。而且至少要有3个碳的侧链才易脱落，脱乙基比较困难，单环芳煌不能脱甲基，而只能进行甲基转移反应，只有稠环芳煌才能脱掉一部分甲基。2,异构化反应在催化裂化过程中异构化反应较多，其反应方式有3种,

(1)骨架异构：分子中碳链重新排列，包括直链变为支链,支链位置发生变化，五元环变为六元环，都属于骨架异构。如:邻二甲基环戊烷C甲基环己烷邻二甲基环戊烷C甲基环己烷(2)双键移位异构：烯煌的双键位置由两端移向中间，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)几何异构：烯烧分子空间结构的改变，如顺烯变为反烯，称为几何异构，如：CCH—0=—H-H—匚=C、fC2—顺丁稀2—反丁堀3,氢转移反应某烧分子上的氢脱下来立即加到另一烯烧分子上使之饱和的反应称为氢转移反应。氢转移是催化裂化特有的反应，反应速度也比较快，它不同于一般的氢分子参加的脱氢和加氢反应，而是活泼的氢原子的转移过程，在氢转移过程中，供氢的如果是烷烧则会变成烯烧，是环烷烧则变成环烯烧，进一步成为芳烽，而烯烽接受氢又会转成烷烧，二烯烧变成单烯烽。如:

十c—c=c—c十c—c=c—c+C一C—c—c甲基环己烷丁烯甲基环己烯正丁烷若是分子较大的烯烧或芳煌则将会在环化与缩合的同时放由氢原子，使烯烽和二烯烧得到饱和，而其本身最后变成焦碳。所有可能供氢的烧分子中,带侧链的环烷烽上的脱氢是主要的氢来源，而烯烽最易接受氢转化为单烯烧。催化裂化产品中二烯烧很少，就是因为氢转移反应所造成的。温度和催化剂活性对氢转移反应影响很大，如果要生产碳值低的轻燃油，则可采用较低的反应温度和活性较高的催化剂，以便促进氢转移反应，降低轻燃油中的烯烧含量，若要提高轻燃油辛烷值，则应采用高反应温度，以加速分解反应，抑制氢转移反应，使轻燃油甲烯烧含量增加。.芳构化反应所有能生成芳煌的反应