轻油蒸汽转化过程中结炭反应机理如何？
答：轻油蒸汽转化过程中， 在一定的水碳比之下，结炭反应是一种必然发生的热力学过程，关键是选择良好的催化剂和相应的工艺条件以尽量减少积炭，保证正常运行。结炭反应是转化过程中的一种副反应，它和转化过程密切相关。
进入催化反应床层的反应物只有轻油（CnHm）和水(H2O),很显然，我们的目的产物H2来自CnHm和H2O。我们可以设想轻油的转化首先必须裂解，并伴随进一步脱氢、加氢产生了低碳数的烃和H2，也同时产生了新生态的碳，而碳与水蒸汽反应便生成了CO和H2。因此，轻油水蒸汽转化过程实际上首先是一个裂解过程，而后才是二次产物的进一步反应，最终形成H2、CO、CO2和残余CH4的平衡。根据很多研究结果和理论分析，我们可以把轻油水蒸汽转化的全过程做如下描述：
（1）床层温度低于600℃时：
CnHm吸附于活性金属Ni表面上，首先发生催化裂解。
Ni…CnHmC(a)＋H(a)＋CHx(a)＋C2Hy(a)＋…＋CfHg ………①
C(a)＋H2O(a)CO＋H2 ……………………………………③
CO(a)＋H2O(a)CO2＋H2 ……………………………………④
H2O(a)＋MO(a)＋H(a) ……………………………………⑤
a表示吸附态，M代表载体和金属Ni。可以认为水蒸汽先被载体吸附，逆流至Ni上被解离吸附，钾碱亦有可能对H2O发生解离吸附。由于Ni对烃类吸附性能强，烃类占据Ni的活性中心，故使用碱性助剂可提高催化剂对蒸汽的吸附能力。这对增加气化速度，抑制结炭十分重要。
①式表明CnHm催化裂解产生低分子烷烃、烯烃、甲烷、氢气和炭。低分子烷烃会进一步发生如①式表征的裂解。
烯烃聚合→聚合物→聚合炭 ……………………⑥
烯烃脱氢芳构化→聚合物→聚合炭 ………………⑦
反应⑥、⑦产生的聚合炭实际是含有一定氢元素的高分子缩合产物，即所谓“炭的先驱物”，有的称为焦油炭，或称为封贴炭膜，它对催化剂表面的活性中心起封闭作用，降低了催化剂的活性。
②式表示碳碳键断裂产生的吸附态自由基CHx(x在0～3)既可能向左加氢而生成CH4，也可能向右逐步加氢而形成炭。生成的炭和水蒸汽反应即形成气体产物，正如③、④式所示。这也说明结炭反应和消炭气化反应处于竞争之中。该过程中形成的炭通常认为是通过Ni晶粒扩散成“核”，然后以Ni晶粒为顶点逐渐生成为须状炭。这种炭对活性影响不大，但碳纤维可能堵塞催化剂孔隙和破坏催化剂颗粒。
（2）床层温度高于600℃时：
CnHm主要发生均相热裂解，产生低分子烷烃、烯烃、甲烷、氢气和炭。
在这部分高温段床层所发生的反应仍然可以用①～⑦式来表征，最终积炭的形态不同于低温段。
烯烃聚合→聚合物→脱氢→焦炭 ……………………⑧
烯烃脱氢、芳构化→稠环芳烃→热裂解焦炭 …………⑨
此段床层内由于温度升高，结炭反应加快，因此积炭较多，这些积炭在高温下很容易转化为有光泽的石墨化炭，石墨化炭掩盖活性表面导致催化剂活性下降，这已被工业装置的实践所证明。
在固定的反应温度和空速下，维持一定的水碳比，催化剂上是否产生积炭，则主要取决于工艺过程中积炭和消炭的动力学平衡，即结炭和消炭反应的相对速度。而轻油转化催化剂的关键就是要使转化过程中消炭反应速度大于结炭反应速度，从而避免催化剂上炭的沉积，促进目的产物的生成。
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