
【机】 bimolecular reaction of cracking
双分子裂化反应(Bimolecular Cracking Reaction)是指两个反应物分子直接相互作用,导致其中一个或两个分子发生碳-碳键断裂的过程。该术语在石油化学与催化裂化领域尤为重要,其核心在于强调反应过程中涉及两个分子的直接碰撞与键重组。
双分子 (Bimolecular)
指反应机理涉及两个反应物粒子(如分子、离子或自由基)的碰撞。在裂化反应中,通常是一个烃分子(供氢体)与另一个烃分子(受裂化体)相互作用。
英文释义:A process requiring the collision of two reactant molecules. [来源:IUPAC金皮书术语库]
裂化 (Cracking)
指较大烃分子在热或催化剂作用下断裂成较小分子(如轻质烯烃、烷烃)的化学反应,是石油炼制中增产汽油、丙烯等轻质产品的关键步骤。
英文释义:Decomposition of complex organic molecules into simpler molecules by breaking carbon-carbon bonds. [来源:ACS(美国化学会)术语指南]
双分子裂化遵循氢转移机制(Hydrogen Transfer Mechanism):
反应通式示例:
$$ ce{R+ + CnH{2n} -> RH + CmH{2m}^+ } quad (text{随后 } CmH{2m}^+ ce{->} ce{烯烃 + 正碳离子}) $$
[机理来源:《烃加工手册》(Gary, J.H. et al., McGraw-Hill) 第7章]
在流化催化裂化(FCC)装置中,双分子裂化是增产丙烯和高辛烷值汽油的重要路径。催化剂(如沸石)通过促进氢转移反应,抑制过度裂化导致的焦炭生成,提升目标产物选择性。[来源:NPRA(美国国家石油炼制协会)技术报告]
特征 | 双分子裂化 | 单分子裂化 |
---|---|---|
反应物数量 | 两个分子参与 | 单个分子自发断裂 |
主导条件 | 较低温度、高催化剂活性 | 高温(>500°C)、低催化剂活性 |
产物特点 | 高烷烃/芳烃含量,低烯烃产率 | 高烯烃产率,低液体收率 |
[数据来源:《催化裂化化学与工程》(Sadeghbeigi, R., Springer)]
双分子裂化反应是石油化工中涉及两个烃类分子协同作用的裂化过程。其核心特点与机理如下:
基本定义
与单分子裂化(单个烃分子分解)不同,双分子裂化需要两个烃分子同时参与。其中一个分子可能作为氢供体,另一个接受氢或发生键断裂。这种相互作用常发生在催化裂化条件下,例如沸石催化剂表面。
反应机理
工业应用
在催化裂化装置中,双分子反应可提高汽油辛烷值(通过生成支链烃和芳烃),同时减少焦炭生成。例如,丙烯与环己烯的双分子反应可能生成甲苯和丙烷。
与单分子裂化的区别
| 特征 | 单分子裂化 | 双分子裂化 |
|------------|----------------------|----------------------|
| 活化能 | 较高(依赖高温) | 较低(催化剂促进) |
| 产物 | 以直链烃为主 | 更多支链烃、芳烃 |
| 反应场所 | 气相或催化剂酸性位点 | 催化剂表面活性位点 |
需要说明的是,这种反应机理常见于现代流化催化裂化(FCC)工艺,通过调控催化剂孔径和酸性位点可优化双分子反应比例。
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