《化学工程与工艺系》PPT课件

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1、河北科技大学化学与制药工程学院化学工程与工艺系主讲：王建英第一节概述第二节催化加氢的一般规律第三节一氧化碳加氢合成甲醇作业题第三章催化加氢知识目标掌握催化加氢反应的一般规律熟悉加氢的催化剂了解催化加氢的工业应用能力目标能分析影响甲醇合成反应的各种因素了解甲醇的工艺流程掌握催化加氢反应的一般规律第一节概述三、氢的性质和来源一、催化加氢在石油化工工业中的应用二、加氢反应类型一、催化加氢在石油化工工业中的应用催化加氢用于合成有机产品外，还用于精制过程。（1）合成有机产品1．苯制环己烷2．苯酚制环己醇3.丙酮制异丙醇4．羧酸或酯制高级伯醇5.以CO为原料，进行加氢反应，因催化剂的不同，可生成不同有

2、机产品。℃℃℃℃℃℃℃合成汽油6．己二腈合成己二胺7．硝基苯制苯胺8．杂环化合物加氢9．甲苯加氢制苯（2）加氢精制裂解气中乙烯和丙烯的精制※从烃类裂解气分离得到的乙烯和丙烯中含有少量乙炔、丙炔和两二烯等有害杂质，可利用催化加氢方法，使炔烃和二烯烃进行选择加氢，转化为相应的烯烃而除去(参见第一章)。裂解汽油的加氢精制（参见第二章）（3）精制氢气氢气中含有一氧化碳杂质，在加氢反应时能使性化剂中毒。可通过催化加氢反应，使一氧化碳转化为甲烷，达到精制的目的。其反应式如下：260~300℃3.0MPa甲烷化反应从焦炉气或煤焦油中分离得到的苯，含有硫化物杂质，通过催化加氢，可以比较干净地将它们脱除掉。

3、例如噻吩的脱除，其反应如下式。（4）精制苯二、加氢反应类型工业中应用的重要催化加氢反应，主要有下列几种类型：（1）不饱和键加氢（2）芳环加氢例如苯环加氢，可同时加三分子氢转化为相应的脂环化合物。（3）含氧化合物加氢例如含有基化合物加氢可转化为相应的醇。（4）含氮化合物加氢例如含有一CN、一NO2等官能团的化合物加氢得到相应的胺类。（5）氢解在加氢反应过程中同时发生裂解，有小分子产物生成，或者生成分子量较小的两种产物。不同催化剂产物不同三、氢的性质和来源（1）氢的性质氢是无色无味的气体。氢与氧混合易形成爆炸性气体。在氢氧混和物中，当氢的浓度达到一定范围时才可能爆炸，此浓度范围称爆炸极限。氢的

4、爆炸极限数据如右表所示。介质%（V）下限上限空气4.172.4氧气4.6573.9氢爆炸极限氢蚀Fe3C+2H2CH4+3Fe副产氢及回收（1）副产氢来源：油厂、裂解厂、焦化厂（2）回收方法:变压吸附法,膜分离（2）氢的来源电解法制氢天然气、轻油、石脑油制氢①水蒸气转化法：②部分氧化法：制氢回收氢第二节催化加氢反应的一般规律一、热力学分析二、催化剂三、作用物的结构与反应速度四、动力学及反应条件反应热效应化学平衡温度压力氢用量比金属、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物不饱和键、含氧、含氮化合物、氢解温度（速度、选择性）机理动力学方程压力（气相、液相加氢）溶剂第三节一氧化碳加氢合成

5、甲醇一、概述二、CO加氢合成甲醇三、合成甲醇工艺流程一、概述（1）甲醇的性质及用途﹡工业甲醇是无色、类似酒味的挥发性液体。相对密度0.7914；熔点-93.9℃；沸点65℃；折光率1.3288；动力粘度（120℃时）0.56cp；膨胀系数（20℃时）0.001031；蒸汽压12.8KPa；蒸汽密度1.1kg/m3。﹡能与水、乙醇、醚、苯酮类和其它有机溶剂混合；能与多种化合物形成共沸物。﹡工业甲醇易燃、遇明火有燃烧、爆炸的危险。燃烧时发出蓝色火焰；在常温下挥发出的蒸汽有毒；与空气能形成爆炸性混合物；爆炸极限为6.0—36%(V)。●甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料，广泛用于有机合

6、成、染料、合成纤维、合成橡胶、涂料和国防等工业。甲醇大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯；●以甲醇为原料经羰基化反应直接合成醋酸已经工业化；●近年来，随着技术的发展的能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途，是合成人工蛋白的重要原料；●以甲醇为原料生产烯烃和汽油已实现工业化。因此，甲醇的生产具有十分重要的意义。①甲醇+酸→酯+水②甲醇+氧气→甲醛③甲醇+NH3→甲胺、二甲胺、三甲胺④甲醇→醋酸（羰基合成）⑤甲醇合成人造蛋白是很好的禽畜饲料。⑥作石油添加剂。用途（2）我国甲醇生产原料结构煤为原料上海焦化公司(煤)中石化四川维尼纶厂1万—5万吨/年天然气为原料陕西榆林天然气化工公司大庆油田甲醇厂

7、四川江油甲醇厂陕西长庆油田（3）甲醇生产方法氯甲烷水解法甲烷部分氧化法合成气生产甲醇在350℃，于流动系统中进行，所得到的甲醇产率为67%，二甲醚为33%。氯甲烷的转化率达98%。水解速度慢，价格昂贵。低压法：5MPa、275℃左右，采用铜基催化剂合成甲醇中压法：10～27MPa，235～275℃，铜基催化剂高压法：30～50MPa，340～420℃、锌-铬氧化物作催化剂条件：在催化剂作用下，采用压力101.32～202