加氢与脱氢过程 化学工艺学（米镇涛主编） 教学课件.ppt

6.1 催化加氢概述 6.1.1 加氢反应类型 1.不饱和键加氢 烯烃加氢，乙烯反应速度最快。C原子数↑ ，加氢速度↓ 。同C数有取代基的加氢速度慢，二烯烃无取代基双键先加氢。 2.芳烃加氢 芳烃加氢生成酯环化物；取代基越多，加氢越慢。 单独加氢： r烯烃 r炔烃 r芳烃， r二烯烃 r烯烃 共同存在： r炔烃 r二烯烃 r烯烃 r芳烃 3.含氧化合物加氢 醛、酮、酸、酯 醇 加氢能力：醛酮，酸酯 醇和酚加氢困难 4.含氮化合物加氢 －CN，－NO2 －NH2 5.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。 6.1.2 选择性加氢 1.同一化合物有2个可加氢官能团：不同官能团处加氢 如： 2.催化体系中有多个加氢物质：个别或几个物质加氢 如：裂解汽油加氢 3.炔烃或二烯烃加氢：加氢深度不同 6.1.3 应用举例 1.合成有机产品 甲醇、环己烷、己二胺 2.加氢精制 裂解气脱炔 裂解汽油精制 富氢中CO的转化 6.1.4 氢的性质与来源 1.性质 易燃 氢蚀（T300℃ ，P15MPa） Fe3C + 2H2 CH4 + 3Fe 2.制氢方法 电解法 天然气、轻油、石脑油制氢 3.副产氢及回收 （1）副产氢来源 （2）回收方法 变压吸附法 膜分离 6.2 加氢反应规律 6.2.1 热力学分析 1.反应热效应 表6－1化合物的氢化热 2.化学平衡 （1）温度 △ H 0， ∴ T↑ ，K P ↓. ①在较宽温度范围内K P很大， 几乎反应不可逆。 ② 中温时K P很大，高温时K P ↓ ↓ ，热力学占主导地位。 ③ 低温时 K P较大，但在可用温度区间K P ↓ ↓ ，热力学不利，化学平衡成为关键因素。 （2）压力 但P影响不大可忽略 对于加氢反应，△ n0， ∴ P↑ ，KN↑ ，xE↑ 2.加氢精制 裂解气脱炔 裂解汽油精制 富氢中CO的转化 （3）氢气比 A +H2 B H2↑ ，优点：X↑ ，有利于移走反应热。 缺点：yB ↓,分离难，循环量大，能耗大。 6.2.2 动力学方程和反应条件的影响 1.动力学方程 双曲线型： bi: 吸附系数 Pi: 分压 n: 吸附活性中心数 幂指数型： 2.反应条件的影响 （1）反应温度 a. 对反应速度的影响 不可逆反应：KP足够大，T↑ ， r↑ ， 考虑副反应、能耗、材质，选TOP 可逆反应： ⅰ ：动力学 T↑ ，k1、k2↑ ，r1 ↑ 、r2 ↑ ⅱ：热力学 ∵ △ H0 0，∴ T↑ ，KP↓ 低温时KP大，动力学占主导， T ↑ ， r ↑ ， 高温时KP小，热力学占主导， k2 ↑ ↑, T ↑ ， r ↓， , rmax 可逆反应 T↑ ，开始k1占主导地位（ k1 ↑ ， k1/k2 ↓ ），r ↑； 然后k1/k2占主导地位，r ↓。