化工工艺学第四章43催化加氢与脱氢过程.ppt

化工工艺学
第四章石油化工单元工艺
催化加氢与脱氢过程
催化加氢是指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与H2加成。
催化加氢反应分为:
多相催化加氢选择性较低,反应方向不易控制
均相催化加氢选择性较高,反应条件温和
在催化剂作用下,烃类脱氢生成两种或两种以上的新物质称为催化脱氢。
概述
一、催化加氢类型

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。

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
在同一催化剂上加氢

醛、***、酸、酯醇
加氢能力:醛>***,酸>酯
醇和酚加氢困难

-CN,-NO2 -NH2

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。
加氢
加氢
概述
二、催化脱氢反应类型
1、烷烃脱氢生成烯烃、二烯烃及芳烃
n-C4H10→n-C4H8→CH2=CH-CH-CH2
C12H26 → n-C12H24+H2
n-C6H14 → C6H6+4H2
2、烯烃脱氢生成二烯烃
C5H10→CH2=CH-C(CH3)=CH2+H2
3、烷基芳烃脱氢生成烯基芳烃
C6H5-C2H5→ C6H5-CH=CH2+H2
4、醇类脱氢生成醛和***
CH3CH2OH →CH3CHO+H2
CH3CHOHCH3 →CH3COCH3+H2
概述
一、催化加氢反应的一般规律
1、热力学分析
催化加氢、脱氢反应的一般规律
反应热效应
化学平衡
温度
压力
氢用量比
(1)反应热效应
表4-32是25℃时某些烃类气相加氢的热效应⊿H0的绝对值.
催化加氢、脱氢反应的一般规律
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。
催化加氢、脱氢反应的一般规律
(2)化学平衡
①温度影响
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。
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:
加氢反应是放热反应,其热效应△H <0,所以
T↑,K P ↓
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,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。