第二节 石油烃类的催化裂化反应PPT课件

paraffin
H-transfer
Cracking olefin
Cracking
Baidu Nhomakorabea
naphthene
olefins
Cracking
Aromatic
Condensation
Isomerization iso-olefin Aromatization aromatic
Polymerization
coke
C
CC
CC
CC C
11.08.2020
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③ 氢转移反应
受氢剂
供氢剂
烯烃 环烷 烃 烷烃 芳香
放热
烯 烃 烯 烃 烷 烃 二烯烃
氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应，是造成催化
裂化汽油饱和程度高的主要原因
④ 环化反应和芳构化反应
烯烃可环化成环烷烃并脱氢成为芳烃
C
C
CCCCC= CC
C nH 2 n 2 C m H 2 m C P H 2P 2
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(2).烯烃
烯烃是一次分解反应的产物，很活泼，反应速度快，在
催化裂化过程中是一个重要的中间产物和最终产物
① 分解反应
➢ 烯烃发生的主要反应
➢ 烯烃的分解反应速度比烷烃分解速度快得多
➢ 遵循以下规律：(与烷烃相似）
n 1 H 3 6 C C 2 3 H 7 C 5 H 1 C 1 H C 1 H 2 0 C 1 3 H 6
石油馏分是由各族烃类组成，各种单体烃分别进行多种
反应，并且互相影响；
烃类在固体催化剂上的反应不仅与化学过程有关，而且
还与原料分子与产物分子在催化剂上的吸附、扩散等传 递过程有关。
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一、单体烃的催化裂化反应
1．各类单体烃的裂化反应
(1).烷烃 烷烃主要发生分解反应，例如 ：
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(3).环烷烃 ① 环烷烃的环可以断裂成烯烃，烯烃再继续上述的各反应
CCC
CCC CC =CCC
环烷烃的结构中有叔碳原子，分解反应速度较快 ② 环烷烃也可以通过氢转移反应转化成芳烃
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(4）芳香烃 ➢ 连接在苯核上的烷基侧链易断裂成小分子的烯烃，而且
断裂位置主要位于侧链同苯核连接的键上 ➢ 多环芳烃的裂化反应速度很低，它们的主要反应是缩合
成稠环芳烃，最后生成焦炭
+ CH= CH2 R1 CH= CH2
R1
R2+H 22
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Feed component
Intermediate
products
Paraffin & side chains Cracking
③ 芳烃亦能作为质子的受体，在 Brönsted 酸上形成正碳离子
2 H
+H+
+
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(2) 下面我们通过对正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离 子学说 ① 正十六烯从催化剂表面或已生成的正碳离子上获得一 个H+而形成正碳离子；
n 1 H C 6 3 2 H C 5 H 1 1 C H C 1 H 0 21
+ C16 H34 C8 H16 C8 H18
C130C2216C3276C4246C5226C6226C7226C8246C9370C110
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➢ 烷烃的分解多从中间的C-C键断裂，而且分子量越大
越易断裂，反应速度也越快
➢ n-C7H16:n-C12H26:n-C16H34=1:6:11 ➢ 异构烷烃的反应速度比正构烷烃快 ➢ 烷烃分解时，分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解 ➢ 烷烃的裂化可写成通式：
第二节 石油烃类的催化裂化反应
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整体概况
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概况3
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石油馏分在固体催化剂上进行的催化反应 是一个复杂的物理化学过程，这种复杂性表现 在两个方面：
各种烃类催化裂化反应网络示意图
说明三点：
1) 裂化反应
最主要、最重要的反应，对整个反应的热力 学和动力学起决定作用，催化裂化由此得名
2) 氢转移反应
特征反应，反应速度不快，较低温度有利。 氢转移反应的结果是使生成物中的一部分烯烃饱 和，这是FCC产品饱和度较高的根本原因！
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C nH 2nH C nH 2 n 1
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(1) 正碳离子的引发
① 在裂化催化剂上的 Lewis 酸可以引发烷烃生成正碳离子
A R H A H R
② 烯烃可以由裂化催化剂的 Brönsted 酸引发生成正碳离子
H R 2 C C H C H 3 H R 2 C H C H 2 C H 3
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一组试验数据：
C16烷烃热裂化与催化裂化产物中C数分布
反应温度：500℃
单位： mol/ 100mol 十六烷
产 物 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
热裂化 53 130 60 23 9 24 16 13 10
催化裂化 5 12 97 102 64 50 8 8 3
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3) 芳构化反应 反应能力较弱，汽油 ON 的提高主要靠裂
化和异构化反应
辛烷值大小顺序： 芳烃、异构烯烃>异构烷烃、烯烃>环烷烃>正构烷烃
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2．烃类的催化裂化反应机理
以上分析了催化裂化过程中几种主要的化学 反应，但只描述了反应的最终结果，并未涉及反 应进行的历程。因此，仍无法解释裂化气体中为 什么C3、C4烃比较多？这就需要从反应机理中去 寻求答案
★ 大分子的烯烃分解反应速度比小分子快；
★ 异构烯烃的分解速度比正构烯烃快
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②异构化反应
Ⅰ.分子骨架结构改变，正构烯烃变成异构烯烃
C
C-C-C=C
C-C=C
Ⅱ.分子中的双键向中间方向移动
C C C C C C C C C C C C
Ⅲ.烯烃空间结构的变化
两种裂化产物分布的差别反映了反应机理的截然不同
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正碳离子学说被公认为是解释催化裂化反应机理的比较好
的一种学说
所谓正碳离子是指缺少一对价电子的碳所形成的烃离子，
如：
R C+ H 2
正碳离子是由烃分子上的C-H键异裂而生成的，或者说是
由一个烯烃分子获得一个氢离子H+而生成的，如：