化工工艺学课件催化加氢甲醇

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1、化工工艺学第三章催化加氢(甲醇的生产)内容简介第一节：概述第二节:催化加氢反应的一般规律第三节:甲醇的合成10/7/20212《化工工艺学》第三章催化加氢第一节:概述一．催化加氢在石化工业中的应用二．加氢反应的类型三．氢的性质和来源10/7/20213《化工工艺学》第三章催化加氢一．催化加氢在石化工业中的应用(一)合成有机产品(二)加氢精制—工业应用10/7/20214《化工工艺学》第三章催化加氢（一）合成有机产品1．苯制环己烷2．苯酚制环己醇3．一氧化碳催化加氢4．丙酮制异丙醇5．羧酸或酯制高级伯醇10/7/20

2、215《化工工艺学》第三章催化加氢（一）合成有机产品(续前页）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10/7/20216《化工工艺学》第三章催化加氢（二）加氢精制1．乙烯丙烯（精制）2．裂解汽油加氢精制芳烃3．精制氢气：原料H2中含有CO、CO2，易使cat中毒，故需先加氢再脱水干燥。4．精制芳烃：焦炉气中粗苯中含有硫化物，加氢除之。10/7/20217《化工工艺学》第三章催化加氢二．加氢反应的类型1．不饱和键加氢（双键，三键）2．芳环加氢（制备环己烷）3．含氧化物加氢（脱除氧）4．含

3、氮化物加氢（脱除氮）5．氢解（加氢分解）：不同催化剂产物不同10/7/20218《化工工艺学》第三章催化加氢三．氢的来源1．水电解，能耗高2．石化厂副产物a）催化重整b）裂解制乙烯c）炼焦气3．烃转化制氢气①水蒸气转化法：CH4+H2O≒3H2+CO工艺流程（图）CO+H2O≒H2+CO2②部分氧化法：CH4+O2≒CO+2H210/7/20219《化工工艺学》第三章催化加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．不同烃类反应速度四．动力学及反应条件10/7/202110《化工工艺学》第三章催化加氢

4、一．热力学分析1．反应热效应（催化加氢皆为放热反应）2．工艺条件选择①温度：平衡常数随温度升高而减小。加氢反应的三种类型：a）升温对反应有利。如乙炔加氢一氧化碳甲烷化等。b）反应只能在不太高温度下进行。如：苯加氢制环己烷。c）加氢只在低温有利。如CO加氢制甲醇。②压力：加压有利。③氢气与原料的用量比：加氢量大加氢反应物平衡转化率增加,但给产品分离增加困难。10/7/202111《化工工艺学》第三章催化加氢二．催化剂作用：为提高反应速度，且尽量降低温度压力（设备投资降低），必用催化剂。工业常用过渡元素做加氢催化剂。1．

5、金属催化剂：Ni、Pd、Pt。为降低成本，常用载体：氧化铝硅胶硅藻土。优点：活性高，低温性能好。缺点：易中毒，对原料杂质要求高。如S、As、P、N、Cl等。2．骨架催化剂：将活性重金属和Al或Si制成合金，再以NaOH溶液浸渍合金,除去其中部分Al或Si得到活性金属骨架。即为骨架催化剂。如骨架镍、骨架钴、骨架铜等。骨架镍含镍40-50%，活性很高，强度高。10/7/202112《化工工艺学》第三章催化加氢二．催化剂[续上一页]3．金属氧化物催化剂：其活性比金属催化剂差，需较好温度。为提高热稳定性，常加Cr2O3、Mo

6、O3等。主要有MoO3、Cr2O3、ZnO、CuO等。即可单独用，又可混用，且其活性比单用好。4．金属硫化物催化剂：MoS2、WS2、Ni2S3等。其特点是抗毒性好，但活性低，需高温反应。5．金属络合物催化剂：多为贵重金属Ru、Rh、Pd等的络合物。优点：活性高，选择性好，反应条件缓和。缺点：反应为均相进行，催化剂分离难。10/7/202113《化工工艺学》第三章催化加氢三．不同烃类反应速度1．不饱和烃2．芳烃3．不同类型烃4．含氧物：醛﹥酮；酯﹥酸；醇与酚较慢，需较高温度。5．有机硫化物10/7/202114《化工

7、工艺学》第三章催化加氢四．动力学及反应条件1.反应机理两种机理：不同烃的反应机理不同.如苯加氢①多位吸附:苯在催化剂表面发生多位吸附，然后加氢得产物。②单位吸附:苯分子只与催化剂表面一个活性中心发生化学吸附，形成π–键吸附物，然后把H原子逐步吸附至苯分子上（单位吸附）.反应机理示意图10/7/202115《化工工艺学》第三章催化加氢2工艺条件选择1）温度T①T对反应速度r的影响对第一类反应：T增，反应速度常数k增，r增；对可逆加氢反应：T增，k降，r降。②对反应选择性影响：T增，r副增，加氢反应选择性下降。2）压力P

8、：与反应物级数有关。0级：PA与反应速度无关。0~1级：PA加大，r也加大。对于液相加氢，应在高压下进行。10/7/202116《化工工艺学》第三章催化加氢2工艺条件选择[续上页]3）H2用量：因H2过量，X提高，反应速度加快；又H2过量，产物浓度降低，有时选择性也降低。故H2适当过量即可。4）溶剂：常用乙醇、甲醇、环己烷等。作用：①作稀释剂，