加氢与脱氢过程课件_1.ppt

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 　　　　　　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 －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。 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 +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。 （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，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-Cr2O3，380 ～ 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 （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 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。 （2）种类 ① Cr2O3/Al2O3 烷烃 烯 不能有水(侵占活性中心，中毒) 直接减压操作