91-17-8/十氫萘

十氫萘

【概述】
十氫萘是一種微帶薄荷腦氣味的有毒的高沸點的無色有機液體，是柴油中典型的多環烷烴組分，主要用作油脂、樹脂、橡膠等的溶劑和除漆劑，潤滑劑，例如，十氫萘作為溶劑可以運用其分散作用提高瀝青質加氫轉化。然而，十氫萘在不同溫度、壓力條件下的熱裂解過程中，容易發生氫轉移反應生成芳烴，會降低原油催化裂化過程中的轉化率，降低汽油、柴油等高附加值產品的產率和質量，因此如何選擇合適催化劑控制十氫萘裂解和探究其裂解規律成為研究熱點。另外，在儲氫材料方面，十氫萘具有很好的發展前景，一般作為燃料電池儲氫材料。
【基本信息】
中文名稱:十氫化萘； 英文名：Decahydronaphthalene；naphthane；
別稱:萘烷；十氫萘； 化學式:C10H18
分子量：138.25 CAS登錄號：91-17-8
外觀：無色液體，微帶薄荷腦氣味

圖：十氫萘分子結構圖
【制備】
工業上由萘在鎳催化劑存在下進行催化加氫得到兩種異構體的等量混合物。如果需要較純的異構體，可將工業級十氫萘用濃硫酸洗至酸層無色。然后堿洗、水洗，分去水層，用干燥劑干燥。減壓精餾，在130塊理論塔板的塔中，回流比接近145:1，可得純度達99.93%(重量)的順式異構體;在200塊理論塔板的塔中，回流比為160:1，可得純度達99.97%的反式異構體。十氫萘也可以通過Diels-Alder和雙Michale環加成、電環化二烯等來合成，但目前研究較多的，仍是通過萘加氫合成十氫萘，主要集中在催化劑的研制開發及改性、反應工藝條件的優化等方面。目前硫化態非負載NiMoW催化劑是萘加氫合成十氫萘的優良催化劑，萘的轉化率達到100%，十氫萘的選擇性最高可達99.1%.
【催化裂化研究】
近年來，隨著國際原油消耗需求不斷飆升，油砂瀝青在國際原油市場中的地位越來越重要，其中瀝青合成原油中含有大量芳香烴和環烷烴，遠高于常規原油.原油中芳烴的存在會降低催化裂化過程中的轉化率，降低汽油、柴油等高附加值產品的產率和質量，并且多環芳烴容易在催化劑上結焦，使催化劑失活，最終影響催化裂化裝置的正常運行。雖然十氫萘在催化裂化過程中沒有這樣的負面影響，但容易發生氫轉移反應，生成芳烴，若操作不當極易引起生焦反應.因此，對裂化反應中環烷烴反應規律的研究是非常有必要的十氫萘存在順式十氫萘與反式十氫萘兩種異構體。在催化裂化過程中，十氫萘的反應非常復雜，主要涉及異構化、裂化、氫轉移、烷基轉移等競爭反應。其中，開環反應遵循正碳離子機理，是特殊的裂化反應。環收縮反應遵循質子化環丙烷機制，裂化反應分為質子化裂化和β裂化。根據目前研究結果，十氫萘在催化裂化過程中的簡易反應網絡如下。

圖：簡化的十氫萘催化裂化反應網絡
 

十氫萘的轉化率隨溫度的升高而升高。隨催化劑孔徑的增加而升高，且催化劑的B酸位對十氫萘的異構和開環反應起著至關重要的作用。Y型分子篩表現出良好的對十氫萘催化裂解的擇型效應，目前，對十氫萘催化裂化反應的研究還相對較少，研究的廣度和深度都有待提高。計算化學的廣泛應用有助于更好的認識十氫萘催化裂化反應的規律，從而更好的指導相應催化劑的開發和工藝條件的優化.
【應用：儲氫材料】
由于十氫萘的脫氫反應提供相當量的H2，在280 ℃下，該反應的供氫能力完全可滿足一般車輛燃料電池的需求。此外，在實驗條件下，該反應的有效質量供氫量為7.3%（w），單位體積供氫量高達64.8kg/m3，高于美國能源部提出的有效質量供氫量（6.5%（w））和單位體積供氫量（62.0 kg/m3）的標準要求。作為儲氫材料，氫萘的供氫能力最強。另外，從高能效、低能耗以及經濟、安全、便攜的角度看，十氫萘脫氫仍是燃料電池氫源的最佳選擇。

圖：十氫萘作為燃料電池車輛儲氫材料的基礎設施建設模型
【參考文獻】
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