石油化工单元 催化加氢脱氢课件.ppt

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1、前节回顾：14.3催化加氢与脱氢过程2知识目标掌握催化加氢、脱氢反应规律熟悉加氢、脱氢催化剂了解催化加氢、脱氢的工业应用了解典型的加氢、脱氢工艺3第一节概述一、催化加氢、脱氢反应在化学工业中的应用催化加氢反应：在催化剂的作用下，分子氢被活化与有机化合物中的不饱和官能团加成反应。催化脱氢反应：在催化剂作用下，烃类脱氢生成两种或两种以上的新物质。工业应用：A.通过催化加氢可得重要的基本有机化工产品。也可对某些有机化工产物进行精制，以得到合格的化工产品。B.通过催化脱氢可得合成高分子材料的重要单体：如将低级烷烃、烯烃及烷基芳烃转化为相应的烯烃、二烯烃及烯基芳烃。4（一）合成有机化工产品1、苯制环己烷

2、。环己烷是生产聚酰胺纤维锦纶6和锦纶66的原料。由环已烷可生产聚酰胺纤维单体己内酰胺、己二胺、己二酸等。2、以苯酚制环己醇3、以一氧化碳制甲醇54、硝基苯催化加氢制苯胺。5、丙酮加氢可制得异丙醇，丁烯醛加氢可制得丁醇。6、羧酸或酯催化加氢生产高级伯醇。7．己二腈合成己二胺8．杂环化合物加氢9．甲苯加氢制苯6（二）精制产品1、裂解气的净化除炔2、裂解汽油的精制3、精制苯4、精制氢气7二、加氢反应类型（一）不饱和键的加氢（包括芳香环中的C＝C键）（二）催化还原加氢CO+2H2——CH3OH－NO2基还原成－NH2基（三）加氢分解在加氢反应过程同时发生裂解，获得所需要的物质。如：甲苯催化氢化可制得苯

3、与甲烷。8◆加氢反应的选择性问题◆有些被加氢化合物含有两个以上官能团，而只要求在一个官能团上进行加氢，其他官能团仍保留，此类加氢称为选择性加氢。1、催化剂不同控制产物的选择性2、加氢深度控制产物的选择性如乙炔加氢生产乙烯，要求加氢停留在乙烯生成阶段，乙烯不再加氢生成乙烷。侧链上双键和苯环上双键侧链双键9三、催化加氢反应中氢的来源水电解制氢；石油炼厂催化重整装置及脱氢装置副产氢气；烃类裂解生成乙烯，副产氢气；焦炉煤气分离得到氢气；烃类转化制氢气。10（1）烷烃脱氢，生成烯烃、二烯烃及芳烃（2）烯烃脱氢生成二烯烃（3）烷基芳烃脱氢生成烯基芳烃（4）醇类脱氢可制得醛和酮类四、催脱氢反应的类型11第二

4、节加氢、脱氢反应的一般规律一、催化加氢反应的一般规律（一）、热力学分析催化加氢反应是放热反应。氢化热：1mol不饱和化合物加氢时放出的热量。如烯烃分子的氢化热小则表明它的位能较低、稳定性好。影响加氢反应平衡的因素有温度、压力及反应物中氢的用量。T↑，KP↓12☆温度:加氢反应的三种类型☆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13第三类加氢反

5、应一氧化碳加氢合成甲醇低温时Kp较大，但在可用温度区间Kp↓↓，热力学不利，化学平衡成为关键因素。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。加氢只在低温有利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大，可看作为不可逆反应。142、压力加氢反应前后△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。3、提高氢用量优点：(1)可提高加氢反应平衡转化率;(2)并且有利于移走反应热；缺点：(1)产物浓度越低，给产物的分离增加困难;(2)大量氢气循环，增加了冷量和动力消耗。15（二）、动力学分析目前主要有两种反应机理理论：1、反应

6、机理一般认为加氢催化剂的活性中心对氢分子进行化学吸附，并解离为氢原子，同时催化剂又使不饱和的双键或三键的π键打开，形成了活泼的吸附化合物，活性氢原子与不饱和化合物C＝C双键碳原子结合，生成加氢产物。多位吸附机理单位吸附机理16苯在催化剂表面发生多位吸附，然后加氢得产物。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。多位吸附机理单位吸附机理如苯加氢172、反应条件对动力学的影响：a.温度：存在最适宜的温度。b.压力：气相加氢反应0-1级，PA↑,r↑0级，PA与r无关负值时，PA↑,r↓液相加氢反应PH2↑,r↑18c.氢用量比的影响一般采用氢过

7、量。d.溶剂的影响采用溶剂目的：（1）反应物与生成物有固体存在时，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。常用溶剂：乙醇、甲醇、环己烷等19（三）催化剂1、要求：转化率高、选择性好、使用寿命长、价廉易得。2、元素分布：是第Ⅵ和第Ⅷ族的过渡元素，这些元素对氢有较强的亲合力。最常采用的元素有铁、钴、镍、铂、钯和铑，其次是铜、钼、锌、铬、钨等，其氧化物或硫化物也可作加氢催化剂。3