石油的催化裂化

1、石油的催化裂化一、實驗?zāi)康牧私馐痛呋鸦脑砗瓦^程，掌握催化裂化的實驗操作技能和該實驗的教學(xué)過程。二、實驗原理在催化劑存在的條件下，石油中分子量大、沸點高、具有較長碳鏈的烴轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿恿啃?、沸點低、碳鏈較短的烴，從而得到質(zhì)量較高的汽油和其他低碳氫化合物的過程叫做石油的催化裂化。石油加熱裂化一般按照自由基機理進行，催化裂化的機理比較復(fù)雜，目前尚無同一的說法。由于石油不易取得，所以本實驗以石蠟代替石油進行實驗。石蠟是含C20C30的固態(tài)高級烷烴的混合物。在碳原子數(shù)相同的烷烴異構(gòu)體中，直鏈的沸點最高。如C20H42直鏈物的沸點是352，C30H62直鏈物的沸點是450，實際測得普通固體石蠟的沸程是

2、390405，說明其中含有支鏈異構(gòu)體。三、實驗內(nèi)容1. 使用Al2O3作為催化劑進行實驗按圖示安裝儀器，圓底燒瓶中加入約30g的Al2O3，大火加熱，待瓶內(nèi)溫度上升到足夠高時，再加入2g石蠟。實驗現(xiàn)象：510min之后，生成了裂化氣，其使具支試管中的酸性KMnO4溶液褪色，點燃從尖嘴管導(dǎo)出的氣體，可看到有淡藍色火焰。停止加熱后，取出集氣瓶中的試管，觀察到管壁上有黃色油狀液體，緩慢加入水至試管口，振蕩，聞到有汽油味。   2. 使用AlCl3作為催化劑進行實驗分別取20g石蠟和8g無水AlCl3于燒瓶中，加熱至石蠟熔化。實驗現(xiàn)象：燒瓶中看到白色霧狀氣體產(chǎn)生，持續(xù)加熱

3、25min，可觀察到具支試管中溶液褪色，點燃從導(dǎo)管中導(dǎo)出的氣體，火焰呈淡藍色，停止加熱后，取出集氣瓶中的試管，給其中加水至近滿，嗅之，有汽油味。四、注意事項1. 加熱的溫度如果過高，會使石蠟氣化，傳至導(dǎo)管，冷凝后致使導(dǎo)管堵塞，從而氣流沖開橡皮塞。2. 中學(xué)化學(xué)教科書中用4g石蠟和4g Al2O3混合加熱，使熱裂化過程中的溫度上不去，石蠟長時間處于沸騰狀態(tài)被蒸餾出來，導(dǎo)致只見氣不見油的后果。而加大催化劑用量(30g)，減少石蠟用量(2g)，可使反應(yīng)溫度提高到足以使石蠟裂化的程度，可認為催化劑在此處起到了“升溫劑”的作用。3. 此實驗必須在無水條件下進行。催化劑若選無水AlCl3來代替Al2O3，

4、那么在實驗完成之后，聞中間試管內(nèi)容物之前，先加水至近滿，以吸收裂化反應(yīng)中產(chǎn)生的大量具有刺鼻味的HCl氣體。若沒有無水AlCl3，可現(xiàn)制：濃H2SO4和NaCl晶體制HCl氣體，然后將HCl通入盛有灼熱鋁屑的大試管中，發(fā)生反應(yīng)，生成的AlCl3升華后，在試管中部凝結(jié)。五、相關(guān)文獻與重點文獻綜述現(xiàn)行高中教材對石油裂化實驗的處理是采用催化裂化的方法。其方法是將4g 石蠟與3g 氧化鋁放到一大試管里加熱510min 后觀察現(xiàn)象。此實驗成功的標志是：1. 看到裂化后生成的氣體能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；2. 在冷卻的試管內(nèi)能看到較多的液體。但是,在實踐過程中，會發(fā)現(xiàn)在冷卻的試管內(nèi)所得到的液體量非常有限,實

5、驗效果并不十分明顯，因此該實驗屬于中學(xué)化學(xué)實驗中的疑難實驗1。該反應(yīng)中催化劑的選擇至關(guān)重要，文獻記載可供選擇的催化劑有三氧化二鋁、三氧化二鉻、二氧化錳、還原鐵粉、氧化銅等。但用三氧化二鋁作催化劑時，反應(yīng)進行的較慢, 只產(chǎn)生較少的裂化油， 顯然達不到實驗要求；用三氧化二鉻催化時，反應(yīng)就更慢了，在反應(yīng)過程中液體石蠟被疏松的三氧化二鉻吸收， 影響了反應(yīng)的進行；在選用二氧化錳作催化劑時， 反應(yīng)進行的過快， 導(dǎo)致產(chǎn)生的裂化油蒸氣直接沖出反應(yīng)裝置；選用還原鐵粉作催化劑， 反應(yīng)產(chǎn)生的裂化氣太少， 不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色， 達不到演示效果；而用氧化銅作催化劑則能較好的達到實驗的目的3。在已發(fā)表的論文中有關(guān)

6、實驗的改進大概分為以下三點：第一，試管里裝蠶豆大小的石蠟塊，在不用任何催化劑的條件下，僅用酒精燈加熱一會,即可順利地收集到能使酸性KMnO4 溶液褪色的石油裂化氣。第二，在一個具支燒瓶里，也裝蠶豆大小(約0.5g) 的石蠟塊，如果隔著鐵絲網(wǎng)用噴燈加熱燒瓶2min3min ，當瓶內(nèi)石蠟蒸發(fā)到快要干枯時，瓶內(nèi)溫度會急劇上升(俗話說的干燒) ,這時不僅可以觀察到有使酸性KMnO4 褪色的石油裂化氣,還可以收集到少量被蒸餾出來的裂化煤油(液體) 。第三, 在具支燒瓶里裝入50g 左右的Al2O3 、SiO2 、Cr2O3 、MnO2 、Al2 (SiO3) 3 、CuO、河沙、堿石灰、生石灰、石灰石粉、碎瓷粉、玻璃粉、水泥粉等穩(wěn)定性強的難熔物質(zhì)中的任何一種， 實驗時先用大火加熱燒瓶，待瓶內(nèi)溫度上升到足夠高時，再加入3g 左右的石蠟2。2min3min 之后,不僅有大量使KMnO4 酸性溶液褪色的石蠟裂化氣，而且可以收集到1mL 左右的裂化油。實驗同時發(fā)現(xiàn)，這些被稱為催化劑的熱穩(wěn)定性高的高熔點物質(zhì)，可以反復(fù)若干次地重復(fù)使用而不見有“催化失效”的情況4。六、參考文獻1 黎春秀,李銀保. 石蠟催化裂化演示實驗研究及應(yīng)用J. 株洲師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報, 2003,(02) 2 劉宜樹. 石油裂化實驗探討J.