第五章 催化加氢
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催化加氢一、加氢精制(王洲洲)1、作用:加氢精制能有效的使原料中的含硫、氧、氮等非烃化合物氢解,使烯烃、芳烃选性加氢饱和,并能脱除金属和沥青质等杂质。
2、特点:产品方案灵活。
3、原料:重整原料、汽油、煤油、柴油、各种中间馏分油、重油及渣油。
4、加氢精制的化学反应:1)加氢脱硫2)加氢脱氮3)含氧化合物氢解4)加氢脱金属速度大小:含硫化合物>含氧化合物>含氮化合物5、催化剂:1)组成:由 W、Mo、Co、Ni、Fe、Pt 和 Pd 等几种金属的氧化物或硫化物和担体组成。
2)特点:都是具有未填满 d 电子层的过渡元素,同时它们都具有体心或面心立方晶格或六角晶格3)助剂:1、金属化合物,也有非金属元素,主金属与助剂两者之间应有合理比例。
2、分类:结构性助剂、调变性助剂。
4)担体:1、分类:中性担体、弱酸性担体。
2、作用:担体本身并不具有活性,但可以提供较大的比表面积,使活性组分很好的分散在其表面上从而节省活性组分的用量。
担体作为催化剂的骨架结构,提高催化剂的稳定性和机械强度,并保证催化剂具有一定的形状和大小。
6、工艺流程:1)反应系统。
在反应产物进入冷却器前注入高压洗涤水。
2)生成油换热、冷却、分离系统。
除去产品中的非烃和轻组分,并对产品进行分离。
3)循环氢系统。
循环氢的主要部分(70%)送去与原料油混合,其余部分直接送入反应器做冷氢。
7、操作条件1、直馏馏分加氢精制操作条件比较缓和。
2、重馏分和二次加工产品则要求比较苛刻的操作条件:温度:280~380℃;压力:3.0 ~7.0MPa;空速:1.0 ~7.0hr-1; H2/Oil:100 ~800:13、温度的影响:提高反应温度可使反应速度加快,但一般不超过420度,因为高于420度会发生较多的裂化反应和脱氢反应。
8、应用目前我国的加氢精制装置主要是处理二次加工生产的馏分油。
二、加氢裂化(黄日保、梁志红、刘雅倩)1.概念:是指在加氢反应过程中,原料油分子中有10%以上变小的加氢技术,包括高压加氢裂化(反应压力>14.5MPa)和缓和与中压加氢裂化(反应压力≤12.0MPa)。
第五章石油化工单元工艺化工化学系第三节催化加氢与脱氢过程催化加氢:反应物、催化剂、氢催化脱氢:反应物、催化剂工业应用:合成氨、合成甲醇、丁二烯和苯乙烯。
分类:均相催化加氢和多相催化加氢两种。
选择性较低,反应方向不好控制。
采用可溶性催化剂,选择性较高,反应条件较温和。
催化加氢与脱氢过程1、催化加氢类型(1) 不饱和炔烃、烯烃加氢HC CH + H2H2C CH2H2C CH2+H2H3C CH3(2) 芳烃加氢苯环加氢苯环外的双键加氢苯加氢生成环己烷苯乙烯乙基环己烷乙苯N i 催化剂C u 催化剂(3) 含氧化合物加氢对含有羰基C O经催化剂加氢后可转化为相应的醇类。
铜催化剂CO + 2H2CH3OH异丙醇(CH3)2CO + H2铜催化剂(CH3)2CHOHRCOOH RCH2OH + H2O伯醇(4) 含氮化合物加氢N 2和H 2合成氨N 2 + 3H 2NH 2N(CH 2)6NH 2C 6H 5—NO 2+ H 2己二腈最大的化工产品之一。
含-CN 、NO 2等官能团的化合物加氢胺NH 3C(CH 2)4C N +4H 2己二胺C 6H 5—NH 2+ H 2O硝基苯苯胺(5)氢解在加氢反应过程中同时发生氢解,有小分子产物生成,或者生成相对分子质量较小的两种产物。
C6H5CH3+ H2C6H6 + CH4C2H5SH+ H2C2H6+ H2S 硫醇C5H5N+ 5H2C5H12+ NH3吡啶2、催化脱氢反应类型(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)醇类脱氢生成醛和酮1、催化加氢反应的一般规律(1)热力学分析①反应热效应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。
P227表4-3225℃时加氢反应的热效应影响加氢反应化学平衡的因素有温度、压力和加氢用量比。
②温度的影响◆当加氢反应的温度低于100℃时,绝大多数加氢反应的常数都很大,可看做不可逆反应。
催化加氢反应一、催化加氢反应的定义和基本原理催化加氢反应是指在催化剂作用下,将不饱和化合物与氢气在一定条件下反应生成饱和化合物的化学反应。
其基本原理是利用催化剂的作用,降低反应能量,提高反应速率,使得不饱和化合物与氢气之间发生加成反应,生成饱和化合物。
二、常见的催化加氢反应1. 烯烃加氢:烯烃与氢气在催化剂作用下发生加成反应,生成相应的烷烃。
2. 芳香族化合物加氢:芳香族化合物与氢气在催化剂作用下发生加成反应,生成相应的环烷烃。
3. 醛、酮、羰基类化合物加氢:醛、酮、羰基类化合物与氢气在催化剂作用下发生还原反应,生成相应的醇或羟醛。
4. 脂肪族或环脂族含有双键或三键的碳水化合物加氢:脂肪族或环脂族含有双键或三键的碳水化合物与氢气在催化剂作用下发生加成反应,生成相应的饱和化合物。
三、催化剂的种类和作用机理1. 贵金属催化剂:如铂、钯等。
其作用机理是利用贵金属表面吸附氢分子,使得不饱和化合物与氢气之间发生加成反应。
2. 氧化物催化剂:如铜、铬等。
其作用机理是利用氧化物表面上的活性位点吸附不饱和化合物,使其发生加成反应。
3. 酸性催化剂:如硫酸、磷酸等。
其作用机理是利用酸性位点吸附不饱和化合物,并使其发生加成反应。
4. 碱性催化剂:如氢氧化钠、碳酸钾等。
其作用机理是利用碱性位点吸附不饱和化合物,并使其发生加成反应。
四、影响催化加氢反应的因素1. 反应温度:一般来说,随着温度升高,反应速率也会增大。
但过高的温度也会导致反应产生副产物。
2. 反应压力:随着氢气压力的升高,反应速率也会增大。
但过高的压力也会导致反应产生副产物。
3. 催化剂的种类和质量:不同种类和质量的催化剂对反应的影响是不同的,需要根据具体情况选择合适的催化剂。
4. 反应物浓度:反应物浓度越大,反应速率也会增大。
但过高的浓度也会导致反应产生副产物。
五、催化加氢反应在工业上的应用1. 烯烃加氢制备烷烃:烯烃加氢是生产烷基化合物、润滑油基础油等重要原料的主要方法之一。
催化加氢的名词解释催化加氢是一种常见的化学反应,它主要用来将氢气与其他物质发生反应,以产生新的化合物。
所谓催化加氢,就是利用催化剂来提供反应所需的能量,从而降低反应活化能,促使反应更快速地进行。
1. 催化剂的作用催化剂是催化加氢反应中必不可少的组成部分。
它通过吸附和解离氢气分子,使氢气与待加氢物质发生反应。
催化剂的作用类似于“中间人”,在反应过程中起到了调和和促进的作用。
催化剂本身在反应中不参与化学变化,因此可以循环使用。
2. 催化加氢的应用领域催化加氢广泛应用于化学工业、能源领域以及环境保护等领域。
在化学工业中,催化加氢被用于合成有机化合物,如合成润滑油、合成塑料原料等。
催化加氢还被广泛应用于石油加工过程中,用于清洁燃料的生产以及炼油过程中的脱硫、脱氮等环保操作。
3. 催化剂的分类催化加氢使用的催化剂种类繁多。
根据催化剂的物理形态可以分为固体催化剂、液体催化剂和气相催化剂。
固体催化剂是最常见的类型,常见的固体催化剂包括贵金属催化剂(如铂、钯、铑等)、非贵金属催化剂(如氧化锆、氧化镍等)以及贵金属的载体(如活性炭、硅胶等)。
4. 催化剂的选择在选择合适的催化剂时,需要考虑多种因素。
首先是反应条件,包括反应温度、压力和反应物的种类等。
此外,也需要考虑催化剂的活性、稳定性和选择性等特性。
例如,在合成润滑油中,通常选择铂类催化剂,因为铂对氢气的吸附能力更好,可以提高反应物的转化率。
5. 催化加氢的反应机理催化加氢的反应机理是一个复杂的过程。
在催化剂的作用下,氢气分子首先被催化剂吸附,并从中断裂成氢原子。
然后,这些氢原子与待加氢物质中的某些化学键发生反应,从而产生新的化合物。
催化加氢是一种重要的化学反应,通过降低反应活化能,能够使化学反应更加高效和经济。
它在现代化学工业中扮演了关键的角色,能够推动化学科学的发展,并为人类社会的可持续发展做出贡献。