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化工工艺加氢与脱氢过程化工工艺是为了提高产品质量和生产效率而进行的一系列生产过程。
其中，加氢和脱氢是常见的化工反应过程，主要用于原料的转化和产品的改性。
以下将对加氢和脱氢过程进行详细介绍。
一、加氢过程加氢是指在反应中向化合物中加入氢气的过程。
该过程通常涉及氢气与有机物之间的反应，目的是将有机物中的不饱和键加氢饱和，或是将有机物中的官能团与氢气反应生成其他目标化合物。
1.加氢工艺的原理加氢工艺主要依靠催化剂来实现。
通常使用的催化剂是金属催化剂，如铜、镍、铱等。
这些催化剂能够吸附氢气分子，并为氢气分子提供吸附位点，从而促使氢气与有机物发生反应。
在反应中，催化剂可以提供活化能，使加氢反应得以进行。
2.加氢反应的应用加氢反应在化工工艺中具有广泛的应用。
常见的应用有：加氢脱气、重整反应、加氢裂化和加氢脱硫等。
（1）加氢脱气：将氢气加入原料中，去除其中的气体成分，从而降低气体浓度，达到控制反应环境的目的。
（2）重整反应：通过加氢反应，将低碳烃转化为高碳烃，从而提高产物的价值。
（3）加氢裂化：将高碳烃加氢后进行裂化，得到较小分子量的产物。
这样做不仅能提高燃料的质量，也能减少环境污染。
（4）加氢脱硫：将含硫化合物加氢后，使其转化为易于处理和回收的化合物，从而达到脱除硫化物的目的。
二、脱氢过程脱氢是指在化学反应中去除化合物中的氢原子的过程。
通常涉及碳氢化合物与氧化剂反应，形成不饱和化合物或氧化产物。
1.脱氢工艺的原理脱氢工艺主要依靠高温、高压和催化剂来实现。
脱氢反应需要高温和高压来提供足够的能量，以克服反应的活化能。
同时，催化剂的存在可以加速反应速率，降低反应温度和压力等条件。
2.脱氢反应的应用脱氢反应在化工工艺中也具有广泛的应用。
常见的应用有：脱氢加氢反应、脱氢氧化反应和脱氢重排等。
（1）脱氢加氢反应：通过去除部分氢原子，将饱和化合物转化为不饱和化合物，从而改变产物的性质和用途。
（2）脱氢氧化反应：通过去除氢原子和加入氧原子，使得有机物部分氧化为醛、酮或羧酸，从而提高产品的氧化潜能。
加氢脱氢过程知识点总结1. 加氢脱氢的基本概念加氢脱氢反应是指在催化剂的作用下，有机物中的饱和键（C=C）被氢气加成形成饱和烃，或者烃分子中的部分氢原子被去除，形成不饱和烃。
加氢脱氢过程通常在高压、高温、催化剂存在的条件下进行，反应物可以是烃类、醇类、醛酮类化合物等。
这种反应是一种重要的烃转化反应，对于有机合成、燃料改性、化工产品提纯等具有重要意义。
2. 加氢脱氢的催化剂加氢脱氢反应中的催化剂是反应过程中至关重要的一环。
常见的加氢脱氢催化剂包括贵金属催化剂（如铂、钯、钌等）和非贵金属催化剂（如镍、铁等）。
其中，贵金属催化剂具有活性高、选择性好的特点，但成本较高；而非贵金属催化剂成本较低，但活性和选择性相对较差。
催化剂的选择涉及到反应物的性质、采用工艺条件等因素，是影响加氢脱氢反应效率的关键因素之一。
3. 加氢脱氢的反应机理加氢脱氢反应的机理主要分为两种：加氢反应和脱氢反应。
在加氢反应中，有机物分子中的双键处的氢原子被加成，生成饱和烃；在脱氢反应中，有机物分子中的氢原子被去除，生成不饱和烃。
这些反应都是在催化剂的表面上进行的，催化剂通过提供活性位点促进反应进行。
在加氢脱氢反应机理研究中，理论计算、实验验证和催化剂设计都是重要的研究方向，对于深入理解反应机理和提高反应效率具有重要意义。
4. 加氢脱氢的应用领域加氢脱氢反应在化工领域有着广泛的应用。
在石油炼制工业中，加氢脱氢反应用于烃类的转化，包括重油加氢脱硫脱氮、汽油、柴油的加氢精制等；在有机合成领域，加氢脱氢反应用于醇醛酮的加氢制备醇类、醚类、醚醛类化合物等；在生物制药领域，加氢脱氢反应用于生产抗生素、维生素等药物。
加氢脱氢反应在这些领域中发挥着重要的作用，为生产高质量产品和提高生产效率做出贡献。
5. 加氢脱氢的发展趋势随着化工工业的发展，加氢脱氢反应也在不断地得到改进和优化。
一个重要的发展趋势是催化剂的设计和改进。
通过设计新型的催化剂结构和组成，可以提高催化剂的活性、选择性和稳定性，从而提高反应效率。
第六章加氢与脱氢6.2 加氢、脱氢反应的一般规律6.2.1 催化加氢反应的一般规律6.2.1.1热力学分析1.加氢反应的热效应加氢反应是可逆放热反应,某些烃类气相加氢的热效应见P257表6-12.影响加氢反应平衡的因素(1)温度的影响绝大多数加氢反应在反应温度低于100℃时,平衡常数均很大,可看作为不可逆反应.由于加氢反应是放热反应,K p随温度的升高而减小.有三种不同的类型:第一种:在热力学上是有利的,既使是在高温下平衡常数仍很大.第二种: K p随温度的变化较大,当低温时,平衡常数很大,温度较高时,平衡常数降低,但K p仍很大.为达到较高转化率,需一定的压力和氢过量的办法.第三种:在热力学上不利,低温时K p较大,温度升高, K p变得很小,需采用高压提高平衡转化率.如一氧化碳加氢合成甲醇见P258表6-2.(2)压力的影响由于加氢反应是体积缩小的反应,提高压力,有利于平衡向生成物方向移动.(3)氢用量提高氢气用量有利于平衡向生成物方向移动.但氢用量不能太大,以免造成产物浓度太低,大量氢气循环,既消耗动力,又增加产物分离的困难.6.2.1.2加氢反应动力学分析由于对于加氢反应的机理有不同的观点,建立的反应速率方程也不同,具体见P258.1.影响反应速率的因素(1)温度的影响有一个最佳的温度.对于热力学有利的反应,可视为不可逆反应.温度升高,平衡常数升高,提高温度,反应速率也提高,但会影响氢的选择性.对于可逆加氢反应,温度升高,尽管反应速率提高,但平衡常数可能降低.因此有一个最佳反应温度.(2)压力的影响对于气相反应,提高氢和被加氢物的分压,均有利于反应速率的提高.但当被加氢物级数是负数时,反应速率反而下降.对于液相反应,提高氢的的分压,有利于反应进行.(3)氢用量的影响一般采用适当的氢过量.氢过量可以提高被加氢物的转化率和加快反应速率,提高传热系数和导出反应热,能延长催化剂壽命.但氢过量太多也会到至产物浓度低,分离难度大. (4)加氢物质结构的影响主要影响因素包括加氢物质在催化剂表面的吸附能力和活化难易程度、空间阻碍作用等<1>烯烃加氢:取代基增加,反应速率下降.R R R’’’| | |R-CH=CH3 > R-CH=CH2-R’或R’-C=CH-R’’> R’-C=C-R’’对非共双键的二烯烃加氢,无取代基双键首先加氢.而共双烯烃则先加一分子氢子后,双烯烃变成单烯,再加一分子氢转化为相应的烷烃.| | ╲| | ╲| | ╱> C=C-C=C< +H2-C-C-C=C< - C-C-C-C-╱| | ╱| | ╲二烯烃一烯烃烷烃<2>芳烃加氢.苯环上取代烃越多,加氢反应速率越慢.C6H6 > C6H5R > C6H4(R1R2) > C6H3(R1R2R3)<3> 不同烃类加氢速率快慢比较.r烯烃> r 决烃; r烯烃> r芳烃; r二烯烃> r烯烃<4> 含氢化合物的加氢.醛、酮、酸、酯得加氢生成醇。
第六章加氢与脱氢6-3 合成氨和尿素氨介绍:1. 氨的性质: 氨是无色有毒和强烈刺激性气体, 氨在水中允许质量浓度0.3mg/l.在空气中的爆炸极限为15.5-28%.氨溶于水,乙醇及其他溶剂,氨在水中溶解度随温度升高而下降,随压力的增加而上升,并放出大量的热. 氨在高温时分解成氢和氮,在Ni或Fe等催化剂存在下,300℃开始分解500℃-600℃时分解接近完全.2 .氨的用途(1)直接作为化肥,或以氨为原料生产化肥和复合肥,如合成尿素、硫酸铵等.(2)作为合成无机化合物和有机物的原料。
(3) 作为炸药的原料如硝化甘油,硝化纤维,三硝基甲苯等(4)用于氢弹火箭的推进剂和氧化剂3 发展氨浓度历史(1)1754年第一次由氯化铵和石灰共热制氨NH4Cl+Ca（OH）2→CaCl2 + NH3 + H2O(2)1784年—1913年（159年）用H2和N2合成氨的试验阶段1913年，用H2和N2合成氨进行了工业化生产(3)大规模化生产现在合成氨实现了大规模化生产，操作压力由原来的20-30MPa下降至8-15MPa，大大降低了能耗。
我国合成氨的生产现状见P2656.3.1 合成氨生产方法简介合成氨的生产原料主要是H2和N2，N2主要从空气中分离得到，而H2的来源可用碳氢化合物制取，也可用煤和水蒸气反应制得，还可直接电解水制备，故根据H2的来源不同，合成氨生产方法也不径相同。
6.3.3.1 以固体燃烧（煤或焦炭）为原料的合成氨生产过程氨尿素工艺流程解析（1）造气（详见合成气）C+H2O(气)→CO+H2（2）脱硫：用物理或化学吸附方法脱出合成气中的硫（3）CO变换：CO+H2O(气)→CO+H2（4）脱CO2利用物理或化学吸附的方法脱除CO2（5）精制，进一步除去混合气中的杂质，保证的纯度H2和N2（6）压缩，将H2和N2压缩至一定压力，为合成做准备（7）合成:在一定的压力、温度、催化剂条件下，进行合成反应H2+N2→NH3名词解释（1）半水煤:气造气过程中用水蒸气和空气共同做气化剂（2）水煤气：造气过程中只用水蒸气做气化剂，制得的混合气交水煤气6.3.1.2 以天然气或轻油为原料的合成氨生产过程空气氨尿素工艺流程解析（1）脱硫：采用物理或化学方法脱出原料气中的硫以免催化剂中毒(2)一段转化：在一段转化中主要反应为CH4+H2O→CO+H2CH4+H2O→CO2+H2CO+H2O→CO2+H2(3)二段转化：进一步降低混合气中CH4含量，引入空气中N2和O2,O2使燃烧，提高体系的温度，使余下CH4在较高温度下与H2O(气)反应，减少CH4含量CH4+O2→CO2+H2CH4+H2O(气) →CO+H2(4)CO变换（CO高变和低变），是指CO分别在较高温度和较低温度下与H2O（气）反应生成CO2和H2(5)脱CO2(同前)(6)甲烷化：利用CO和CO2能与H2反应，将其转变为CH4，因为CH4不会使催化剂中毒，但CO和CO2含量不能太高，用自发进一步脱出混合气中的CO 和CO2CO+H2→CH4+H2OCO2+H2→CH4+H2O（7）压缩合成（同前）6.3.1.3 以重油为原料的合成氨生产过程氨尿素6.3.1.4 以焦炉气为原料的合成氨生产过程（略）6.3.1.5以水为原料的合成氨生产过程（略）6.3.2 合成气的精制方法合成氨原料气中除主要含有H2和N2外，还含有极少量的其他化合物、杂质，这些杂质在后续工序中会使催化剂中的，因此，在合成反应之前必须除去这些杂质，使CO+CO2<10cm3/m3 O2< 1cm3/m3H2O< 1cm3/m3，除去这些杂质的精制方法有铜氨液吸收法、甲烷法、液氮洗涤法三种。
