浅析催化裂化反应中丁烯的生成与转化规律.pdf

《浅析催化裂化反应中丁烯的生成与转化规律.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、浅析催化裂化反应中丁烯的生成与转化规律赵晓晓王林涛王彦龙李海林吴苏革(中国石化海南炼油化工有限公司，海南洋浦578000)摘要：丁烯是重要的基础化工原料之一。丁烯常态下为无色气体，不溶于水，溶于有机溶剂而且易燃、易爆，丁烯(C4H8)有四种异构体：1一丁烯(CH3CH2CH=CH2)：2一丁烯(cH3cH=cHcH3)，其中2一丁烯又分为顺式和反式；异丁烯(CH3C(CH3)=CH2)。在催化裂化反应条件下观察丁烯的生成于转化规律，可以得出丁烯主要是由大分子烃类裂化得来。本文将立足于丁烯在催化裂化反应中的变化过程，从丁烯的生产与转换规律角度出发，分析催化裂化反应中丁烯生产与转

2、换时的具体问题。关键词：催化裂化；丁烯；生成与转化丁烯作为重要的化工原料之一有着众多的应用领域，如正丁烯主要用于制造丁二烯，其次可以用于制造甲基乙基酮、仲丁醇、环氧丁烷及丁烯聚合物和共聚物。异丁烯则主要用于制造丁基橡胶、聚异丁烯橡胶及各种塑料。使用催化裂化方式分离所得C4馏分中约含卜丁烯、反一2一丁烯各13％、顺一2-丁烯12％；裂解C4馏分中约含1一丁烯14％、顺一2一丁烯5％、反一2一丁烯6％。催化裂化是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应的过程。1丁烯的生成反应催化裂化的反应机理不同于按自由基反应机理进行的热烈化，催化裂化的气体热裂产物中c，C。所占比重较多，相对于

3、热烈化产物更具有经济价值。丁烯的制取过程中由c4馏分分离丁烯各异构体时，先分出的一般是丁二烯和异丁烯，然后在对剩余的进行精馏，从而获得纯度较高的l一丁烯。此外，使用钛酸酯、三乙基铝进行催化使乙烯进行二聚反应也可以合成1一丁烯。2丁烯的转化反应催化裂化的流程主要包括原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离三个部分。在这个过程中，大分子烯烃会发生裂化反应，从而将生成的丁烯通过反应转化成为其他物质，在催化裂化条件下丁烯一般会发生单分子反应、双分子反应、假单分子反应三类。单分子反应在决定反应速率的步骤中仅涉及一个反应物分子的变化，由于丁烯在裂化成碳原子数目少于四的烯烃反应速率较慢，因此在

4、低温的情况下可以忽略不计。双分子反应是元反应类型之一，其特点是在决定反应速率的步骤中，涉及两个反应物分子间的变化。在双分子亲核取代反应中，由于结构因素和反应条件的原因，反应物不倾向于离解成正碳离子中间体，当溶剂的极性不够强时，亲核试剂易于接近碳而形成过渡态。在丁烯的二聚反应和二聚物的裂化反应过程中，会发生异构化、缩合等二次反应，最终将会生成丙烯等物质。家单分子反应是指催化剂表面的质子化物种与丁烯发生相互作用，然后在通过物质的转移生成叔碳正离子，叔碳正离子在届位发生断裂生成异丁烯和质子化的物种。异构化反应是指由一个化合物转变为其异构体的反应，丁烯在分子筛催化剂上发生双建异构和骨

5、架异构的反应。裂化反应是指在高温和隔绝空气的条件下，烷烃分子中的C—C键或C～H键发生断裂，由较大分子转变成较小分子的过程，烃类分子可能在碳一碳键、碳一氢键、无机原子与碳或氢原子之间的键处分裂，碳正离子具有一定的稳定性，因此丁基仲碳正离子在质子转移生成丁基伯碳正离子的速度很慢，以至于生成乙烯的路径基本不会发生，所以催化裂化中的乙烯来源主要是大分子烯烃的裂化。二聚反应是指两个相同的分子A聚合成一个分子A2(二聚体)的反应，丁烯的二聚反应遵循双分子反应机理，首先丁烯发生二聚反应生成辛烯，然后辛烯通过裂化反应生成小分子烯烃、通过异构化反应生成带支链的辛烯、通过环化反应生成环烷烃、通

6、过芳构化反应生成芳烃或者与烯烃聚合生成更大分子的烯烃，甚至焦炭。3影响丁烯产率的应对措施通过上文的叙述我们可以发现，碳正离子发生断裂就会产生丁烯，近几年来通过大量的实验研究后发现，添加适当的催化剂可以提高碳正离子断裂的速率，进而在短时间内得到大量的丁烯物质。但是在实际操作的过程中，为了保证丁烯化学物质的质量和纯净度，相关人员要选用合适的裂化催化剂，孔道尺寸较大的分子筛可以加快反应物和产物的传递，促进大分子烃类的裂化反应，孔遭尺寸较小的分子筛恰好可以弥补孔遭尺寸较大的分子筛没有择形作用的缺陷，因此可以将尺寸较大的分子筛和具有择形催化作用的小孔径分子筛混合使用。其次，丁烯的提取过

7、程中还可以通过控制温度来优化反应条件，通过研究可以发现，较高的反应温度有利于裂化反应的进行，除了改善温度还可以通过降低反应过程中反应物分子的压力来促进单分子裂化的进行。此外，反应时间较短会导致大分子烃类无法完全反应，反应时间过长则会使得裂化生成的丁烯进一步反应，因此在裂化反应中控制好合适的时间也可以提高丁烯的产率。4结语催化裂化原料是原油通过石油炼制过程，分馏得到重质的馏分油或在重质馏分油中掺入少催化裂化装置总貌图量渣油或经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油或全部用常压渣油或减压渣油。丁烯虽然在化工过程中占有重要