石油的催化裂化

1、石油的催化裂化一、实验目的了解石油催化裂化的原理和过程，掌握催化裂化的实验操作技能和该实验的教学过程。二、实验原理在催化剂存在的条件下，石油中分子量大、沸点高、具有较长碳链的烃转变为分子量小、沸点低、碳链较短的烃，从而得到质量较高的汽油和其他低碳氢化合物的过程叫做石油的催化裂化。石油加热裂化一般按照自由基机理进行，催化裂化的机理比较复杂，目前尚无同一的说法。由于石油不易取得，所以本实验以石蜡代替石油进行实验。石蜡是含C20C30的固态高级烷烃的混合物。在碳原子数相同的烷烃异构体中，直链的沸点最高。如C20H42直链物的沸点是352，C30H62直链物的沸点是450，实际测得普通固体石蜡的沸程是

2、390405，说明其中含有支链异构体。三、实验内容1. 使用Al2O3作为催化剂进行实验按图示安装仪器，圆底烧瓶中加入约30g的Al2O3，大火加热，待瓶内温度上升到足够高时，再加入2g石蜡。实验现象：510min之后，生成了裂化气，其使具支试管中的酸性KMnO4溶液褪色，点燃从尖嘴管导出的气体，可看到有淡蓝色火焰。停止加热后，取出集气瓶中的试管，观察到管壁上有黄色油状液体，缓慢加入水至试管口，振荡，闻到有汽油味。2. 使用AlCl3作为催化剂进行实验分别取20g石蜡和8g无水AlCl3于烧瓶中，加热至石蜡熔化。实验现象：烧瓶中看到白色雾状气体产生，持续加热25min，可观察到具支试管中溶液褪

3、色，点燃从导管中导出的气体，火焰呈淡蓝色，停止加热后，取出集气瓶中的试管，给其中加水至近满，嗅之，有汽油味。四、注意事项1. 加热的温度如果过高，会使石蜡气化，传至导管，冷凝后致使导管堵塞，从而气流冲开橡皮塞。2. 中学化学教科书中用4g石蜡和4g Al2O3混合加热，使热裂化过程中的温度上不去，石蜡长时间处于沸腾状态被蒸馏出来，导致只见气不见油的后果。而加大催化剂用量(30g)，减少石蜡用量(2g)，可使反应温度提高到足以使石蜡裂化的程度，可认为催化剂在此处起到了“升温剂”的作用。3. 此实验必须在无水条件下进行。催化剂若选无水AlCl3来代替Al2O3，那么在实验完成之后，闻中间试管内容物

4、之前，先加水至近满，以吸收裂化反应中产生的大量具有刺鼻味的HCl气体。若没有无水AlCl3，可现制：浓H2SO4和NaCl晶体制HCl气体，然后将HCl通入盛有灼热铝屑的大试管中，发生反应，生成的AlCl3升华后，在试管中部凝结。五、相关文献与重点文献综述现行高中教材对石油裂化实验的处理是采用催化裂化的方法。其方法是将4g 石蜡与3g 氧化铝放到一大试管里加热510min 后观察现象。此实验成功的标志是：1. 看到裂化后生成的气体能使酸性高锰酸钾溶液褪色；2. 在冷却的试管内能看到较多的液体。但是,在实践过程中，会发现在冷却的试管内所得到的液体量非常有限,实验效果并不十分明显，因此该实验属于中

5、学化学实验中的疑难实验1。该反应中催化剂的选择至关重要，文献记载可供选择的催化剂有三氧化二铝、三氧化二铬、二氧化锰、还原铁粉、氧化铜等。但用三氧化二铝作催化剂时，反应进行的较慢, 只产生较少的裂化油， 显然达不到实验要求；用三氧化二铬催化时，反应就更慢了，在反应过程中液体石蜡被疏松的三氧化二铬吸收， 影响了反应的进行；在选用二氧化锰作催化剂时， 反应进行的过快， 导致产生的裂化油蒸气直接冲出反应装置；选用还原铁粉作催化剂， 反应产生的裂化气太少， 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色， 达不到演示效果；而用氧化铜作催化剂则能较好的达到实验的目的3。在已发表的论文中有关实验的改进大概分为以下三点：第一，试

6、管里装蚕豆大小的石蜡块，在不用任何催化剂的条件下，仅用酒精灯加热一会,即可顺利地收集到能使酸性KMnO4 溶液褪色的石油裂化气。第二，在一个具支烧瓶里，也装蚕豆大小(约0.5g) 的石蜡块，如果隔着铁丝网用喷灯加热烧瓶2min3min ，当瓶内石蜡蒸发到快要干枯时，瓶内温度会急剧上升(俗话说的干烧) ,这时不仅可以观察到有使酸性KMnO4 褪色的石油裂化气,还可以收集到少量被蒸馏出来的裂化煤油(液体) 。第三, 在具支烧瓶里装入50g 左右的Al2O3 、SiO2 、Cr2O3 、MnO2 、Al2 (SiO3) 3 、CuO、河沙、碱石灰、生石灰、石灰石粉、碎瓷粉、玻璃粉、水泥粉等稳定性强的难熔物质中的任何一种， 实验时先用大火加热烧瓶，待瓶内温度上升到足够高时，再加入3g 左右的石蜡2。2min3min 之后,不仅有大量使KMnO4 酸性溶液褪色的石蜡裂化气，而且可以收集到1mL 左右的裂化油。实验同时发现，这些被称为催化剂的热稳定性高的高熔点物质，可以反复若干次地重复使用而不见有“催化失效”的情况4。六、参考文献1 黎春秀,李银保. 石蜡催化裂化演示实验研究及应用J. 株洲师范高等专科学校学报, 2003,(02) 2 刘宜树. 石油裂化实验探讨J. 化