催化加氫與脫氫課件.ppt

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1、第三節(jié)催化加氫與催化脫氫化學(xué)工程系知識(shí)目標(biāo)掌握催化加氫和脫氫反應(yīng)的一般規(guī)律熟悉加氫和脫氫的催化劑了解催化加氫和脫氫的工業(yè)應(yīng)用能力目標(biāo)能分析影響甲醇合成反應(yīng)的各種因素能分析影響乙苯脫氫制苯乙烯的各種因素掌握催化加氫和脫氫反應(yīng)的一般規(guī)律第一節(jié)概述第二節(jié)催化加氫的一般規(guī)律第三節(jié)一氧化碳加氫合成甲醇作業(yè)題催化加氫第一節(jié)概述三、氫的性質(zhì)和來(lái)源一、催化加氫在石油化工工業(yè)中的應(yīng)用二、加氫反應(yīng)類型一、催化加氫在石油化工工業(yè)中的應(yīng)用催化加氫用于合成有機(jī)產(chǎn)品外，還用于精制過(guò)程。（1）合成有機(jī)產(chǎn)品1．苯制環(huán)己烷2．苯酚制環(huán)己醇3.丙酮制異丙醇4．羧酸或酯制高級(jí)伯醇5.以CO

2、為原料，進(jìn)行加氫反應(yīng)，因催化劑的不同，可生成不同有機(jī)產(chǎn)品?！妗妗妗妗妗妗婧铣善?．己二腈合成己二胺7．硝基苯制苯胺8．雜環(huán)化合物加氫9．甲苯加氫制苯（2）加氫精制裂解氣中乙烯和丙烯的精制※從烴類裂解氣分離得到的乙烯和丙烯中含有少量乙炔、丙炔和兩二烯等有害雜質(zhì)，可利用催化加氫方法，使炔烴和二烯烴進(jìn)行選擇加氫，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烯烴而除去。（3）精制氫氣氫氣中含有一氧化碳雜質(zhì)，在加氫反應(yīng)時(shí)能使催化劑中毒?？赏ㄟ^(guò)催化加氫反應(yīng)，使一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，達(dá)到精制的目的。其反應(yīng)式如下：260~300℃3.0MPa甲烷化反應(yīng)從焦?fàn)t氣或煤焦油中分離得到的苯，含有硫化物雜質(zhì)，

3、通過(guò)催化加氫，可以比較干凈地將它們脫除掉。例如噻吩的脫除，其反應(yīng)如下式。（4）精制苯二、加氫反應(yīng)類型工業(yè)中應(yīng)用的重要催化加氫反應(yīng)，主要有下列幾種類型：（1）不飽和鍵加氫（2）芳環(huán)加氫例如苯環(huán)加氫，可同時(shí)加三分子氫轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脂環(huán)化合物。（3）含氧化合物加氫例如含有基化合物加氫可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醇。（4）含氮化合物加氫例如含有一CN、一NO2等官能團(tuán)的化合物加氫得到相應(yīng)的胺類。（5）氫解在加氫反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)發(fā)生裂解，有小分子產(chǎn)物生成，或者生成分子量較小的兩種產(chǎn)物。不同催化劑產(chǎn)物不同三、氫的性質(zhì)和來(lái)源（1）氫的性質(zhì)氫是無(wú)色無(wú)味的氣體。氫與氧混合易形成爆炸性氣體

4、。在氫氧混和物中，當(dāng)氫的濃度達(dá)到一定范圍時(shí)才可能爆炸，此濃度范圍稱爆炸極限。氫的爆炸極限數(shù)據(jù)如右表所示。介質(zhì)%（V）下限上限空氣4.172.4氧氣4.6573.9氫爆炸極限氫蝕Fe3C+2H2CH4+3Fe副產(chǎn)氫及回收（1）副產(chǎn)氫來(lái)源：油廠、裂解廠、焦化廠（2）回收方法:變壓吸附法,膜分離（2）氫的來(lái)源電解法制氫天然氣、輕油、石腦油制氫①水蒸氣轉(zhuǎn)化法：②部分氧化法：制氫回收氫第二節(jié)催化加氫反應(yīng)的一般規(guī)律催化劑金屬骨架催化劑金屬氧化物金屬硫化物金屬絡(luò)合物???此類反應(yīng)在熱力學(xué)上是很有利的，即使是在高溫條件下，平衡常數(shù)仍很大。反應(yīng)幾乎不可逆。第一類加氫反應(yīng)

5、一、加氫反應(yīng)有三類:乙炔加氫一氧化碳甲烷化有機(jī)硫化物的氫解升溫對(duì)反應(yīng)有利第二類加氫反應(yīng)苯加氫合成環(huán)己烷第二類是加氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化較大中溫時(shí)Kp很大，高溫時(shí)Kp↓↓，熱力學(xué)占主導(dǎo)地位反應(yīng)只能在不太高的溫度下進(jìn)行第三類加氫反應(yīng)一氧化碳加氫合成甲醇低溫時(shí)Kp較大，但在可用溫度區(qū)間Kp↓↓，熱力學(xué)不利，化學(xué)平衡成為關(guān)鍵因素。加氫只在低溫有利第三類是加氫反應(yīng)在熱力學(xué)上是不利的，在很低溫度下才具有較大的平衡常數(shù)值。二、催化劑(1)作用不改變反應(yīng)平衡，只改變反應(yīng)速度，降低反應(yīng)過(guò)程活化能，降低溫度壓力（設(shè)備投資降低）。(2)考核指標(biāo)活性、選擇性、操作條件、壽

6、命、抗毒性、成本1.化學(xué)組成活性組分、助催化劑、載體2.結(jié)構(gòu)比表面、孔結(jié)構(gòu)、晶型、表面性質(zhì)3.制備工藝共沉淀、浸漬、離子交換、機(jī)械混合等(3)影響催化劑性能的主要因素活化新催化劑在反應(yīng)器中熱處理，以疏松結(jié)構(gòu)，調(diào)整活性物質(zhì)相互狀態(tài)，調(diào)變活性組分的原子形態(tài)。條件：溫度、氣氛、空速、時(shí)間(4)活化與再生再生方法：結(jié)焦再生:空氣、水氧化還原型催化劑：在一定氣氛下再氧化、還原再生燒結(jié)催化劑，結(jié)構(gòu)變化活性組分流失、揮發(fā)中毒結(jié)焦活性下降原因熱失活熱失活永久性失活重金屬吸附中毒三、工業(yè)常用過(guò)渡金屬加氫催化劑1、金屬催化劑：Ni、Pd、Pt。常用載體：氧化鋁、硅膠、硅藻

7、土。優(yōu)點(diǎn)：活性高，低溫性能好。缺點(diǎn)：易中毒，對(duì)原料中雜質(zhì)要求高。如S、As、P、N、Cl等。2、骨架催化劑：將活性重金屬和Al或Si制成合金，再以NaOH溶液浸漬合金,除去其中部分Al或Si得到活性金屬骨架。即為骨架催化劑。如骨架鎳、骨架鈷、骨架銅等。骨架鎳含鎳40-50%，活性很高，強(qiáng)度高。3、金屬氧化物催化劑：其活性比金屬催化劑差，需較高溫度。為提高熱穩(wěn)定性，常加Cr2O3、MoO3等。主要有MoO3、Cr2O3、ZnO、CuO等。即可單獨(dú)用，又可混用，且其活性比單用好。4、金屬硫化物催化劑：MoS2、WS2、Ni2S3等。其特點(diǎn)是抗毒性好，但活性

8、低，需高溫反應(yīng)。5、金屬絡(luò)合物催化劑：多為貴重金屬Ru、Rh、Pd等的絡(luò)合物。優(yōu)點(diǎn)：活性高，選