《催化加氢》PPT课件

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1、河南城建学院化学工程与工艺系主讲：丁明洁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读懂甲醇的工艺流程掌握催化加氢反应的一般规律甲醇生产的现状和发展趋势第一节概述三、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

2、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

3、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。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

4、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

5、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）溶剂一、热力学分析（1）反应热效应加氢反应是放热反应，但是由于被加氢的官能团的结构不同，放出的热量也不相同。化合物的氢化热参见P142-143???（2）化学平衡当加氢反应温度低于100℃时，绝大多数的加氢反应平衡常数值都非常

6、大，可看作为不可逆反应1.温度影响加氢反应是放热反应，其热效应△H<0，所以由热力学方法推导得到的平衡常数Kp，温度T和热效应ΔH之间的关系式为:T↑，KP↓此类反应在热力学上是很有利的，即使是在高温条件下，平衡常数仍很大。反应几乎不可逆。第一类加氢反应加氢反应有三类:乙炔加氢一氧化碳甲烷化有机硫化物的氢解升温对反应有利第二类加氢反应苯加氢合成环己烷第二类是加氢反应的平衡常数随温度变化较大中温时Kp很大，高温时Kp↓↓，热力学占主导地位反应只能在不太高的温度下进行第三类加氢反应一氧化碳加氢合成甲醇低温时Kp较大，

7、但在可用温度区间Kp↓↓，热力学不利，化学平衡成为关键因素。加氢只在低温有利第三类是加氢反应在热力学上是不利的，在很低温度下才具有较大的平衡常数值。加氢反应是分子数减少的反应，即加氢反应前后化学计量系数的变化△n<0，因此，增大反应压力，可以提高Kp值，从而提高加氢反应的平衡产率。2.压力的影响从化学平衡分析，提高反应物H2的用量，可以有利反应向右进行，以提高其平衡转化率，同时氢作为良好的载热体，及时移走反应热，有利于反应的进行。3.氢用量比A+H2BH2↑，优点：X↑，有利于移走反应热。缺点：yB↓,分离难，循

8、环量大，能耗大二、催化剂(1)作用不改变反应平衡，只改变反应速度，降低反应过程活化能，降低温度压力（设备投资降低）。(2)考核指标活性、选择性、操作条件、寿命、抗毒性、成本1.化学组成活性组分、助催化剂、载体2.结构比表面、孔结构、晶型、表面性质3.制备工艺共沉淀、浸渍、离子交换、机械混合等(3)影响催化剂性能的主要因素活化新催化剂在反应器中热处理，以疏松结构，调整活性物