
【機】 bimolecular reaction of cracking
雙分子裂化反應(Bimolecular Cracking Reaction)是指兩個反應物分子直接相互作用,導緻其中一個或兩個分子發生碳-碳鍵斷裂的過程。該術語在石油化學與催化裂化領域尤為重要,其核心在于強調反應過程中涉及兩個分子的直接碰撞與鍵重組。
雙分子 (Bimolecular)
指反應機理涉及兩個反應物粒子(如分子、離子或自由基)的碰撞。在裂化反應中,通常是一個烴分子(供氫體)與另一個烴分子(受裂化體)相互作用。
英文釋義:A process requiring the collision of two reactant molecules. [來源:IUPAC金皮書術語庫]
裂化 (Cracking)
指較大烴分子在熱或催化劑作用下斷裂成較小分子(如輕質烯烴、烷烴)的化學反應,是石油煉制中增産汽油、丙烯等輕質産品的關鍵步驟。
英文釋義:Decomposition of complex organic molecules into simpler molecules by breaking carbon-carbon bonds. [來源:ACS(美國化學會)術語指南]
雙分子裂化遵循氫轉移機制(Hydrogen Transfer Mechanism):
反應通式示例:
$$ ce{R+ + CnH{2n} -> RH + CmH{2m}^+ } quad (text{隨後 } CmH{2m}^+ ce{->} ce{烯烴 + 正碳離子}) $$
[機理來源:《烴加工手冊》(Gary, J.H. et al., McGraw-Hill) 第7章]
在流化催化裂化(FCC)裝置中,雙分子裂化是增産丙烯和高辛烷值汽油的重要路徑。催化劑(如沸石)通過促進氫轉移反應,抑制過度裂化導緻的焦炭生成,提升目标産物選擇性。[來源:NPRA(美國國家石油煉制協會)技術報告]
特征 | 雙分子裂化 | 單分子裂化 |
---|---|---|
反應物數量 | 兩個分子參與 | 單個分子自發斷裂 |
主導條件 | 較低溫度、高催化劑活性 | 高溫(>500°C)、低催化劑活性 |
産物特點 | 高烷烴/芳烴含量,低烯烴産率 | 高烯烴産率,低液體收率 |
[數據來源:《催化裂化化學與工程》(Sadeghbeigi, R., Springer)]
雙分子裂化反應是石油化工中涉及兩個烴類分子協同作用的裂化過程。其核心特點與機理如下:
基本定義
與單分子裂化(單個烴分子分解)不同,雙分子裂化需要兩個烴分子同時參與。其中一個分子可能作為氫供體,另一個接受氫或發生鍵斷裂。這種相互作用常發生在催化裂化條件下,例如沸石催化劑表面。
反應機理
工業應用
在催化裂化裝置中,雙分子反應可提高汽油辛烷值(通過生成支鍊烴和芳烴),同時減少焦炭生成。例如,丙烯與環己烯的雙分子反應可能生成甲苯和丙烷。
與單分子裂化的區别
| 特征 | 單分子裂化 | 雙分子裂化 |
|------------|----------------------|----------------------|
| 活化能 | 較高(依賴高溫) | 較低(催化劑促進) |
| 産物 | 以直鍊烴為主 | 更多支鍊烴、芳烴 |
| 反應場所 | 氣相或催化劑酸性位點 | 催化劑表面活性位點 |
需要說明的是,這種反應機理常見于現代流化催化裂化(FCC)工藝,通過調控催化劑孔徑和酸性位點可優化雙分子反應比例。
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