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本文采用量子化学方法计算研究了重油特征分子,发现重油特征分子与芳环相连烷基侧链化学键较弱,预示其在催化裂化中将优先裂解。计算重油分子间相互作用能发现重油特征分子间存在较强的氢键作用,易凝聚形成更稳定的二聚体。通过计算研究提出了用量化方法计算分子尺寸和体积的方法。发现重油特征分子的最小横截面直径一般大于常见分子筛孔径,预测重油特征分子的一级分解主要在分子筛表面进行。
计算研究了HUSY和Hβ以及Al和Ga原子取代分子筛的结构性质,发现Ga-Hzeolite的质子亲和势PA(HUSY:-108.1706kJ·mol<-1>;Hβ:-400.9138kJ·mol<-1>)小于Al-Hzeolite的PA(HtJSY:-95.8307kJ·mol<-1>:Hβ:-795.7890kJ·mol<-1>),故前者酸性较大。计算得到喹啉、甲基喹啉、吡啶和四氢喹啉在HUSY分子筛B酸位的吸附作用能分别为47.2590、-52.5100、-73.5140和-90.5797 kJ·mol<-1>,表明它们对催化剂毒性作用依次增大。
计算得到系列小分子与HUSY分子筛上的吸附能,大多与实验测定吸附热一致。其中,正己烷的吸附能计算值(46.2088kJ·mol<-1>)与实验测定值(46kJ·mol<-1>)非常接近。计算发现低碳烃分子在HUSY分子筛上的吸附作用能随分子尺寸增加而增加。
计算研究HUSY分子筛催化正己烷裂化反应机理发现,正己烷中心碳原子经过五配位碳正鎓离子过渡态,然后发生α位异裂生成丙烷和三配位的C<,3>H7<+>,C<,3>H7<+>的α-H转移到HUSY分子筛桥O上形成丙烯。从理论上揭示了HUSY分子筛催化正己烷裂化过程。计算得到的反应活化能(179.5842kJ·mol<-1>)与实验测定的数据(177kJ·mol<-1>)一致,取得了较好的研究结果。