加氢与脱氢过程课件_1

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1、4.3加氢与脱氢过程加氢：在催化剂作用下，化合物分子与氢气反生反应而生成有机化工产品的过程，是还原反应的一种。脱氢：从化合物中除去氢原子的过程，是氧化反应的一种。分为加热脱氢和催化脱氢。两者可逆，同时进行。一般而言：加压，低温有利于加氢。低压高温有利于脱氢。4.3.1加氢反应氢气性质氢蚀：加氢反应大多数在加压条件下进行。高温高压下，氢气侵入钢的晶格中，与钢中的碳原子化合生成甲烷，此甲烷向外扩散逸去，在晶格中留下气孔，使晶格结构发生变形，钢材脆化。氢气来源：电解水电解食盐水制备烧碱甲烷蒸汽转化法煤气化法

2、CO变换部分氧化法加氢反应类型1.不饱和键加氢2.芳烃加氢3.含氧化合物加氢醛、酮、酸、酯醇4.含氮化合物加氢－CN，－NO2－NH25.氢解指加氢过程有裂解，产生小分子混合物。酸、酯、醇、烷基芳烃加氢时可产生氢解。4.3.1.2加氢反应规律反应平衡常数与温度关系。总规律：加氢是放热反应，温度升高，平衡常数减小。1）即使高温，平衡常数依然很大，主要考虑反应速率。2）温度升高，平衡常数减小比较显著。为了高温下达到较高转化率，加压或氢气过量方法。3）低温时平衡常数才大，升温，平衡常数减小很显著。高温高压下

3、进行。对应于不同转化率时的最佳温度所组成的曲线，称为最佳温度分布曲线。（2）氢气比A+H2BH2↑，优点：X↑，有利于移走反应热。缺点：yB↓,分离难，循环量大，能耗大。（3）溶剂的影响采用溶剂目的：（1）反应物与生成物有固体存在，使用溶剂可使分散均匀。（2）稀释反应物，移走反应热，减小热效应。结果：（1）改变物理性质－传质、传热（2）改变反应速度，反应选择性4.3.1.3加氢催化剂（1）金属催化剂Ni,Pd,Pt/载体活性高，易中毒（2）合金催化剂活性组分与铝制备合金，再脱除铝。活性高，空气中会自燃

4、，保存在液体中。熔融铁催化剂合成氨（3）金属氧化物Mo,Cr,Zn,Cu,Ni的氧化物活性低，反应温度高，抗中毒（4）金属硫化物抗中毒，活性低，反应温度更高（5）金属络合物活性高，选择性好，条件温和，但回收困难。4.3.1.4合成甲醇基本原理性质：无色透明液体，能与水、乙醇、苯、酮等许多有机溶剂互溶。重要的化工原料，生产甲醛和对苯二甲酯，醋酸，人造蛋白等。做燃料。主反应：△H0298=-90.8KJ/mol副反应选择催化剂，抑制副反应。操作条件（1）催化剂催化剂的活性低操作温度高加大压力ZnO-Cr2

5、O3，380～400℃,30MPa，活性低,有毒,机械强度和耐热性能好,寿命长.CuO-ZnO-Al2O3，230～270℃,5-10MPa，活性高，容易S、As、Cl、Fe中毒，热稳定性差，易熔结。工艺流程（1）造气合成气（2）压缩（3）合成反应器及控温和控压系统（4）分离精制4.3.1.5苯加氢制环乙烷性质：常温常压下是无色透明液体，能与乙醇、苯、乙醚、丙酮相混溶。溶于甲醇，不溶于水。反应原理：4.3.2脱氢概述1.反应类型及应用举例（1)共扼二烯烃的制备丁烷、丁烯丁二烯（2）烯基苯的制备乙苯苯乙

6、烯二乙苯二乙烯苯甲乙苯甲基苯乙烯（3）醇氧化脱氢成醛（4）脱氢芳构化C6(正己烷）苯C7(正庚烷）甲苯2.操作参数的选择（1）操作温度吸热反应，△H>0T↑，KP↑，xe↑主反应:脱氢，副反应：断链（平行反应）结焦（连串反应）T↑，有利于副反应，选用催化剂加速主反应。（2）操作压力脱氢反应，分子数增多，P↓，Xe↑工业上高温下减压操作不安全。加稀释剂：常用水，惰性气体3.催化剂（1）脱氢催化剂要求高活性与选择性热稳定性化学稳定性：金属氧化物不被还原为金属抗结焦，易再生大量水蒸气存在下长期运转不粉碎。（

7、2）种类①Cr2O3/Al2O3烷烃烯不能有水(侵占活性中心，中毒)直接减压操作失活快（易结焦），用含O2的烟道气再生。②氧化铁系催化剂H2O：稀释剂，氧化剂，阻止被过度还原助剂:Cr2O3：提高热稳定性K2O：减少裂解反应，提高抗结焦能力苯乙烯系无色至黄色的油状液体。易燃，难溶于水，溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。沸点146℃，空气中会逐渐发生氧化，使颜色加深。常温下会自聚，不能长期存放。苯乙烯最重要的用途是作为合成橡胶和塑料的单体，以生产丁苯橡胶、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯。4.3.2.2苯乙烯制备方法

8、：乙苯脱氢法乙苯与丙烯共氧化法乙苯氧化脱氢法该工艺是在原乙苯脱氢的基础上，向脱氢产物中加入适量的氧或空气，使上步生成的氢气转化为水，使脱氢反应朝正向进行。（1）反应原理苯甲苯乙苯焦油（2）催化剂A活性组分B颗粒影响（3）工艺条件选择①反应温度乙苯脱氢是强吸热反应。故升温对脱氢反应有利。但是，副反应活化能高，高温有利于副反应发生，同时由于烃类物质在高温下不稳定，所以脱氢不能在太高温度下进行。580-600℃。②反应压力A乙苯脱氢反应是体积增大的反应，降低压