浅析精细化工中催化加氢技术的运用
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化学化工中的催化加氢反应在今天的化学化工领域,催化加氢反应是一种非常重要的工业生产技术,尤其是石油化工和化学品生产。
这种反应可以将不饱和化合物或硫化物转化为饱和化合物,从而提高其稳定性和可用性。
本文将介绍催化加氢反应的基本原理、反应类型、工业应用以及目前的发展趋势。
一、催化加氢反应的基本原理催化加氢反应是一种加氢还原的反应,它是指在催化剂存在的情况下,将不饱和化合物或硫化物与氢气作用,将氢原子加入分子中,形成饱和化合物的过程。
该过程将不饱和化合物的双键或三键断裂,产生新的碳氢键。
这种反应需要催化剂的存在,使不饱和化合物或硫化物分子中可反应的化学键与氢原子之间的活化能降低,从而提高反应速率和转化率。
二、催化加氢反应的种类在催化加氢反应中,根据不同的反应物和反应条件,可以分为饱和脂肪酸及其衍生物、芳香烃和杂环化合物等不同类型。
1、饱和脂肪酸及其衍生物的催化加氢反应饱和脂肪酸及其衍生物是一种重要的化学品,其在医药、食品、化妆品等行业中有着广泛的应用,因此饱和脂肪酸及其衍生物的催化加氢反应也是一项极为重要的工业生产技术。
该反应通常采用贵金属催化剂,如铂和钯等。
2、芳香烃的催化加氢反应芳香烃是一种典型的不饱和化合物,其催化加氢反应可以将芳香环上的双键和三键加氢,形成饱和环烷化合物。
这种反应常采用铝烷或钯催化剂,反应条件较为温和,常温下就能使芳香烃发生氢化反应。
3、杂环化合物的催化加氢反应杂环化合物是一种具有广泛用途的化学品,如吲哚、噻嗪等,其催化加氢反应可以使其产生稳定性更强的饱和杂环化合物。
这种反应的催化剂多采用贵金属催化剂,如铂、钯等。
三、催化加氢反应的工业应用催化加氢反应已经广泛应用于石油化工、化学品生产、环保以及新能源等领域,其中最重要的是石油化工中的加氢处理、醇或羧酸的催化加氢和生物质转化等过程。
1、石油化工中的加氢处理加氢处理是石油化工中广泛应用的一种反应,其主要目的是降低原油性质中的硫、氮、氧等有害元素,从而提高油品的质量和价值。
炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术探讨炼油化工企业是石油加工和化工生产的重要领域,其中催化汽油加氢工艺技术是炼油化工企业中的重要工艺之一。
通过催化汽油加氢技术,可以提高汽油的辛烷值,改善汽油的燃烧性能,减少环境污染排放,提高炼油产品的附加值。
本文将对炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术进行探讨,分析其技术原理、工艺优势、发展趋势和应用前景。
一、催化汽油加氢工艺技术的原理催化汽油加氢是指通过催化剂的作用将汽油中的烯烃、芳烃和硫、氮、氧化合物加氢成为饱和烃的工艺。
其原理是在一定的温度、压力和催化剂的存在下,利用氢气与汽油中的不饱和烃和杂质反应,将其加氢转化为饱和烃,从而提高汽油的辛烷值,改善其抗爆性能和清洁性能。
催化汽油加氢工艺技术的主要反应包括,裂化烃加氢、不饱和烃加氢、硫化物加氢和氮化合物加氢等反应。
裂化烃加氢是通过催化剂将汽油中的长链烷烃和烯烃加氢成为较短的链烷烃,不饱和烃加氢是通过催化剂将汽油中的烯烃加氢生成相应的烷烃,硫化物和氮化合物加氢则是将汽油中的硫化物和氮化合物加氢脱除硫和氮,提高汽油的清洁性能。
催化汽油加氢工艺技术相比于传统的汽油加工工艺具有以下几个优势:1、提高汽油的辛烷值:通过加氢反应将汽油中的不饱和烃加氢生成饱和烃,可以有效提高汽油的辛烷值,改善汽油的抗爆性能,降低发动机爆震的概率。
2、改善汽油的燃烧性能:加氢反应可以去除汽油中的杂质,减少挥发性有机化合物的含量,改善汽油的燃烧性能,降低环境污染排放。
3、降低生产成本:催化汽油加氢工艺可以在较低的温度和压力下进行汽油加工,降低生产能耗,减少操作成本。
4、改善环境保护:通过加氢反应可以降低汽油的硫含量,减少尾气中的硫氧化物排放,保护环境。
5、提高产品附加值:通过催化汽油加氢技术可以提高汽油的质量,生产高质量的汽油产品,提高产品的附加值。
随着环保要求的不断提高和石油资源的日益紧缺,催化汽油加氢工艺技术具有广阔的发展前景。
未来催化汽油加氢工艺技术的发展趋势主要包括以下几个方面:1、催化剂的研发:随着催化汽油加氢技术的发展,对催化剂的性能要求越来越高,未来催化剂的研发将主要集中在提高催化活性和稳定性、降低成本、延长寿命等方面。
探讨炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术在石化行业中占据重要地位。
随着人们对清洁能源的需求不断增加,石化行业也在加快技术创新,推动绿色环保的发展。
催化汽油加氢工艺技术便是其中之一。
1. 催化汽油加氢工艺技术的原理催化汽油加氢工艺技术是通过加氢反应将汽油中分子量较高的杂质和不饱和烃进行催化加氢反应,还原其分子结构,降低其蒸汽压和辛烷值,最终获得低碳低硫、高辛烷值、较干净的汽油产品。
催化汽油加氢反应的条件为高温高压,通过催化剂的作用使化学反应速率大大提高,并且可以在相对较低的温度下实现加氢反应。
催化剂通常采用氧化钼、氧化钴、氧化镍等元素以及AL、SI等负载剂混合制成。
不同催化剂对不同原料、操作条件有不同的适用性,选择正确的催化剂对于保证生产效益是至关重要的。
催化汽油加氢工艺技术广泛应用于炼油化工企业中,特别是在汽油产品生产中。
其主要作用是提高汽油的质量和降低它的环境影响。
可以说,催化汽油加氢工艺技术是实现绿色环保目标的重要手段。
在炼油化工企业中,催化汽油加氢工艺技术也是一种非常成熟的技术。
通过催化汽油加氢反应,可以将汽油中的不良组分转化为有用的组分,并且能够有效地提高汽油的辛烷值和降低挥发性有机物(VOC)的含量,降低了汽油污染的风险。
一方面,催化剂的研发将是关键。
现有的催化剂存在性能低下、使用寿命短、成本过高等问题,需要不断改进。
另一方面,新型催化汽油加氢反应器的开发也将成为研究的重点。
传统催化汽油加氢反应器存在能耗过高、操作条件复杂等问题,对此,新型反应器将改善这些问题,例如微型反应器、固定床反应器等。
总之,催化汽油加氢工艺技术在炼油化工企业中应用广泛,具有很高的实用价值和研究价值。
随着其不断发展,将会极大地促进石化行业实现高品质、低污染的发展目标。
78前言通过实际调查发现,我国化工技术发展的速度变得越来越快,在石化与制药等相关领域当中对催化加氢技术进行了充分运用,其中最具代表的就是精细化工行业。
催化加氢技术在精细化工实际生产过程当中会产生含氧化合物、不饱和化合物等物质,再加上实际运用过程中需要耗费的时间比较长,运用环境比较差,进而就会导致产品质量比较低。
所以,相关化工单位还对该技术进行不断的改进和完善,进而才可以达到良好的运用效果。
一、催化加氢技术的影响因素1.关于氢气分析现阶段我国加氢产品工业化生产的实际发展速度变得越来越快,在催化加氢工艺当中最为重要的影响因素就是氢气的生产。
在通常情况下,氢气实际生产的种类比较多,相关工作人员可以通过电解水、电解食盐水等来对氢气进行制造,催化加氢产品的质量个成本会受到氢气来源的影响。
目前煤制氢是制氢过程当中质量比较高,并且成本比较低的方法,煤矿资源对于我国来说是比较丰富的,这对煤制氢的发展来说是非常有利的。
工作人员在煤制氢过程当中主要是对工业炉进行充分运用,在此基础上来对进行稳定的造气,在这之后还需要对高科技来对氢气进行有效的提纯,进而达到良好的煤制氢效果。
部分精细化工相关企业自身或者周围单位内部配有氯碱装置,通过这种装置可以对食盐水进行有效的电解,进而可以对氢气进行制造,并且氢气的质量和纯度比较高,这种方法与煤制氢方法来说有着一定的优势,前者在实际制造过程中不会产生硫,并且使用的相关催化剂也不会对工作人员带来很大程度的影响。
2.催化加氢反应条件分析催化加氢在实际运用过程中会受到很多方面带来的影响,其中最为重要的影响因素就是反应条件,反应过程中会涉及到反应速度、介质、压力等都会对最终的反应效果带来影响。
比如,对于水溶性硝基物可以对水或水-醇作为主要的溶剂,工作人员还要在实际的反应过程当中结合实际情况来进行充分分析,进而适当的加入一些DMSO、DMF等溶剂。
通常情况下催化加氢反应需要在高压的条件下开展,在这个过程当中对相关的机械设备有着较高的要求,硝基还原本质上是一个强放热的过程,这就要求相关工作人员要提高自身的综合素质和专业知识,在此基础上来对反应热去除法进行充分运用,进而不仅可以让反应达到良好的效果,而且还可以对整个反应过程进行有效的监控。
催化加氢技术影响因素分析及其在精细化工中的应用摘要:在催化加氢技术中,绝大多数都采用负载型催化剂,在精细化加工生产的过程中是非常重要的一环。
在社会经济不断发展进步的过程中,各类化工产品数量逐渐增多,负载型催化剂活性也越来越强,虽然如此但还是存在着一定的不足。
本篇文章主要对催化加氢技术进行讨论,希望为有关人士提供参考。
关键词:催化加氢技术;精细化工;催化剂一、催化加氢技术影响因素(一)有关氢气的分析对于目前来说,我们国家的氢产品生产速度逐步加快,但是氢气对于催化加氢工艺会产生一些影响,值得我们去注意。
对于氢气来说,其在生产的过程中的源物质相对较多,其中就包括了电解水、电解食盐水、天然气或者煤等相关物质,都可以用来进行氢的生产,这些源物质的产品无论是质量或者价格都有所差异。
在当前,我们生成氢最好的方式就是通过煤来进行制取,其主要的优势包括造价低并且质量较高[1]。
(二)催化加氢反应条件分析在进行催化加氢的过程中,能够干扰到其过程的营收就是反应的条件,无论是反应的速度、介质、压强或者重力等因素都能够带来明显的影响。
对于水溶性硝基物来说,可以将纯净水或者水醇作为替代,在反应的过程中用 DMSO、DMF两种溶剂参与。
一般在进行催化加氢的过程中对于环境会有要求,主要是在高压的环节下展开。
硝基还原反应是一个释放热量的过程,所以在反应的过程中要用一些去热的方法进行去热处理,这对于过程的监控也需要一定的条件。
碳钢是一个较为理想的材质,通常用在设备上,但是从长远的角度来看,这个材质可以用不锈钢进行替换,如果发生反应的物质不够稳定,那么就需要用玻璃进行替换[2]。
(三)抑制脱氯方面分析对于目前的带氯化合物催化加氢还原反应来说,还存在些许的难度,主要原因是在添氢的时候会造成脱氯反应,如果这个时候加入一定量的抑制剂,就会获得不错的防脱氯效果。
国外在相关方面也存在的一些研究,就包括将吗琳、磷酸三苯酯或者有机胺以及甲脒盐当做脱氯抑制剂会在整个反应的过程中取得不错的成果。
炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术探讨引言炼油化工行业是国民经济的重要支柱产业,涉及到能源和化工产业两大领域。
在炼油工艺中,汽油加氢是一项重要的工艺技术,可以提高汽油的辛烷值、减少硫、氮和芳烃等有害物质的含量,从而提高汽油的质量和清洁度。
本文将探讨炼油化工企业中催化汽油加氢工艺的技术特点、应用前景以及存在的挑战与解决方案。
一、催化汽油加氢工艺的技术特点1. 催化汽油加氢工艺是通过利用催化剂将汽油中的不饱和烃、硫、氮等有害物质加氢转化为饱和烃的工艺技术。
这样可以提高汽油的辛烷值,减少有害物质的含量,改善汽油的燃烧性能和环保性能。
2. 催化汽油加氢工艺技术具有较高的选择性和反应活性,对不同种类的汽油都可以进行有效的加氢改质,具有良好的适用性和灵活性。
3. 催化汽油加氢工艺技术具有较高的经济性,可实现高效节能和资源综合利用,对降低生产成本、提高企业经济效益具有重要意义。
二、催化汽油加氢工艺在炼油化工企业中的应用前景1. 随着环保要求的不断提高,汽油清洁化要求的日益严格,催化汽油加氢工艺将成为炼油化工企业的必备工艺技术。
通过加氢改质,可以有效提高汽油的质量和清洁度,符合环保要求。
2. 催化汽油加氢工艺技术有望成为汽油清洁制备的重要途径,可以为提高汽油品质、绿色生产、节能减排等方面提供技术支撑,对于提升企业竞争力和可持续发展具有重要意义。
3. 催化汽油加氢工艺技术在中国炼油化工行业中的应用前景广阔,将面临巨大的市场需求和发展机遇,有望成为炼油化工企业的核心竞争力之一。
三、催化汽油加氢工艺技术在实际应用中存在的挑战及解决方案1. 催化汽油加氢工艺技术在实际应用中存在一定的技术难点和挑战,包括催化剂的选择和设计、反应工艺的优化、操作控制的精细化等方面。
针对这些挑战,可以采用以下解决方案:(1)开展催化剂的研发和应用,优化催化剂的组成和结构,提高催化剂的稳定性和活性,延长催化剂寿命。
(2)加强反应工艺研究,优化反应条件和工艺参数,提高反应选择性和效率,减少副反应和资源损耗。
加氢工艺和加氢技术的应用分析摘要:当前随着我国石油化工产业的发展速度不断加快,对各种先进的生产工艺技术应用层次越来越高。
本文将对加氢工艺和加氢技术的应用进行深入探讨,主要涵盖以下方面:加氢工艺类型、加氢技术应用领域、加氢反应条件、加氢催化剂选择、加氢产品质量控制、加氢过程安全与环保以及加氢技术发展趋势。
关键词:加氢工艺;加氢技术;应用分析前言现阶段随着我国原油的进口量不断上涨,各个国家相继颁布了各种环境保护政策以及相关的法律法规。
因此石油单位在实际的发展过程中面临的挑战和困难也越来越大,石油化工单位在生产过程当中所涉及到的生产技术相对比较复杂,其中重点包含了加氢工艺以及加氢技术,通过这两项技术的有效应用,大大提高了整个石油生产的效率和质量,但是在实际的应用过程中又能存在一系列问题需要加以有效的完善。
基于此,以下重点针对加氢工艺和加氢技术的具体应用展开了分析和探索,以此来推动我国石油化工产业不断朝着更高层次上发展。
1.炼油企业面临的新发展形势随着全球经济持续发展,炼油企业面临着日益严峻的挑战和前所未有的机遇。
新发展形势对炼油企业的技术、设备、环保等方面都提出了更为严格的要求。
同时,随着新能源的不断涌现,传统炼油企业也必须不断创新,寻找新的发展路径。
在这样的背景下,炼油企业需要积极应对各种挑战,采取有效措施强化技术创新和环保意识,以提高企业的核心竞争力,获得更大的市场份额和经济效益。
2.加氢工艺及技术应用2.1加氢工艺类型加氢工艺是一种广泛应用于化工、制药、食品等领域的生产过程。
加氢工艺主要分为高压加氢和常压加氢两种类型,在反应条件和使用场景方面存在明显的差异。
高压加氢工艺是指在高压条件下进行的加氢反应过程,通常需要使用高性能的催化剂以降低反应活化能,提高反应速率。
由于高压加氢工艺的独特特点,被广泛应用于那些需要在高压条件下进行加氢反应的场合,例如一些需要较高反应温度或者需要处理较大反应体积的高分子化工产品的制备。
技术介绍摘要:随着我国科学技术发展水平的提升,越来越多的技术开始涌现在人们的面前。
在精细化工中,催化加氢技术的应用效果极为显著,被广泛地应用到我国的化工行业中,其主要使用的是负载型催化剂。
该类型的催化剂活性比较高,会对一些金属负载量产生不同程度的影响,因此,催化剂在实际的使用中通常会受到各类外力条件的限制和约束。
主要就精细化工中催化加氢技术进行较为详尽的论述,探究其技术的应用要点,使该技术可以在精细化工中展现出其自身最大的效用。
加氢催化剂在还原反应中,加氢催化剂是其重要的组成部分,现阶段,我国所开展的研究工作中主要使用的是Pd/Pct/ 骨架镍这类催化剂。
镍系催化剂镍系催化剂主要分为两种,其分别是硅藻土以及二氧化硅。
其相关的化工人员选用沉淀的方式,把硝酸镍进行沉淀的处理,将其放置到载体上面,在实际的使用过程中,要对其进行利用氢催化的形式,确保其催化剂在400℃左右,且其上下浮动不超过50℃时,不会产生不良的自烧等反应。
骨架镍是一种会经过强碱腐蚀处理的物质,其会以一个多孔海绵的状态呈现,所以在实际的制备过程中,其应当在钛中添加一些较为稳量的元素,这样会改良其各类合金的性能,在实际的催化剂应用过程中,无论是酸碱度还是腐蚀度都会在一定程度上影响到其催化剂的性能。
镍系的催化剂具有极强的经济性,所以在实际的使用中比较便捷,同时其应用的空间也比较大。
钯系催化剂钯系催化剂的制作方式比较简单,其先要进行氯化钯的溶解处理,让其物质更好地溶解到盐酸溶液当中,之后再添加一定量的活性炭,让钯可以充分的作用,在浸染之后,对活性炭进行干燥的处理,还原其氢气,控制好其产生还原反应时的温度,这种制备方式主要被应用于大部分的催化剂的制作过程,其制作过程要控制好其活性物质组成的迁移频率。
铂系催化剂铂系催化剂的制备方式主要把氯铂酸放置到水中,并在水中添加过量的硝酸钠,对其进行烘干的处理,将其烘干的温度调整到35℃,让其可以快速地熔融以及发生分解的反应,进而产生出二氧化氮气体,同时还会带有褐色沉淀物质的现象,待其产生了该化学反应之后,要再次调整其温度,让其温度上升到500℃,继而分解之后产生二氧化铂加氢催化剂。
石油化工中加氢精制技术的应用探究摘要:利用催化剂进行反应的工艺是加氢精制,目前在石化工业中使用得比较多。
同时,在高效使用该技术的情况下,可以保证反应产品从催化剂活性中心尽早地被转移,从而使整个反应缓慢地向目标产品靠拢。
而且,在这个时候,还会产生大量的热量,通过提纯,可以极大的减少损失,从而节省生产成本,这就说明了加氢精制技术的优越性,也正因为如此,它才能在世界范围内的石化工业中,获得更多的应用。
关键词:加氢精制技术;石油化工;应用当前在石油化工行业,借助催化剂进行的加氢精制技术有着比较广泛的应用,在运用加氢精制技术的过程中,需要保证反应产物能够及早移离催化剂活性中心,促进反应向目的产物慢慢靠近。
在这个过程当中会产生一定的热量,精制技术对其利用,能够降低损耗,从而节约企业的成本。
可见,在石油化工行业中加氢精制技术有着十分明显的优势,在国际上有着良好的发展前景。
1石油化工中加氢精制技术应用的价值加氢精制技术在实际应用当中,有着较高的复杂性,有着很高的反应环节要求。
在应用加氢精制技术的时候,需要严格遵行一定的原理,对塔内进行合理的安置,保证能够实现催化作用的高效安全。
要保持化学反应与精制分离的协调同步,因此,对于实现加氢精制技术效果有着较高的要求,这样才能确保效果高度匹配实际需求,这也是该技术受到普遍认可的因素之一。
加氢精制技术在化工反应速度上所起的作用更为重要,能够保障石油化工更高效的生产,加氢精制技术的这一优势十分符合石油化工行业优化生产工艺和提高生产效率。
在具体进行石油化工生产的时候,对加氢精制技术更科学、更高效的运用,能够明显提高化工产生率,这样的作用有着不可替代性。
加氢精制技术能够避免生产当中的浪费,提高资源的利用率,进一步提高石油化工生产的经济效益,并且还能提升社会效益,更好地保护环境。
在应用加氢精制技术的时候最为重要的就是,能够合理干预生产的全过程,尤其是对一些生产技术关键点的把控更加突出,在这当中对于装置的连锁,能够发挥出快速控制的优势,达到的作用是之前精制技术不能比拟的。
炼油化工企业催化汽油加氢工艺技术探讨炼油化工企业中的催化汽油加氢工艺技术,是一种常见的加工方法。
该方法可以将低辛烷值的汽油,在加氢催化剂的作用下,转化为高辛烷值的汽油。
本文将对炼油化工企业中的催化汽油加氢工艺技术进行探讨。
一、催化汽油加氢的目的催化汽油加氢的目的,主要是增加汽油辛烷值,提高汽油的质量。
通过加氢催化剂的作用,可以将低辛烷值的汽油中的芳香化合物和烷基化合物转化为环戊烷等高辛烷值烷基化合物。
这样不仅可以提高汽油的辛烷值,还可以降低汽油中的有毒有害物质含量,对环境有保护作用。
催化汽油加氢的工艺流程,主要包括加氢反应器、分离器和再生器三部分。
(一)加氢反应器加氢反应器是催化汽油加氢的核心部分。
加氢反应器中先将氢气加入,然后加入经过预热的汽油。
加入汽油后,汽油和氢气在加氢催化剂的作用下进行反应,生成高辛烷值的汽油。
加氢反应器中的催化剂,一般为铂铑催化剂。
(二)分离器分离器是将产生的汽油和气体进行分离的设备。
经过加氢反应后,产生的汽油和氢气混合物进入分离器,分离器中的汽油会被分离下来,而氢气则继续循环进入加氢反应器进行再次使用。
(三)再生器再生器主要是将使用后的催化剂进行再生,以保证催化剂的活性。
再生器中的催化剂会被加热,使其中的积碳物质燃烧成二氧化碳和水,以此恢复催化剂的活性。
(一)氢气的纯度在催化汽油加氢过程中,氢气的纯度非常重要。
纯度低的氢气中可能包含一些其他气体,这些气体会对催化反应产生影响,从而影响汽油质量。
因此,在催化汽油加氢过程中,需要使用高纯度的氢气。
(二)催化剂的选择选择合适的催化剂也是很重要的。
催化剂的选择应根据所需要的反应和反应条件来确定。
例如,在高压、高温的反应环境下,催化剂应选择能够承受高温高压的铂铑催化剂;在低压低温的反应环境下,催化剂应选择能够在较低条件下起到催化作用的催化剂,如钯催化剂。
(三)反应物的选择在反应物的选择上,应尽可能选择较高质量的原料,以保证加氢反应的效果。
催化加氢技术在精细化工中的应用第19卷第3期Vl01.19No.3池州师专ourz~ofChizhouTeachers(2005 年 6 月.Tun..2005催化加氢技术在精细化工中的应用汪澜(池州市发展和改革委员会安徽池州)[摘要]介绍了催化加氢技术在精细化工产品生产中的应用,并提出了催化加氢技术的主要影响因素.[关键词]催化加氢;精细化工;应用[ 中图分类号]TQ[ 文献标识码] ’ A[文章编号]1008—7710(2005)03—0054—02近几年我国催化加氢技术在技术开发与推广使用上都有重大突破,催化加氢技术已在精细化工生产上得到广泛应用.有大量的不饱和化合物,含氧化合物,含氮化合物常用还原方法来制备后续产品.绝大多数芳胺来自相应的硝基化合物,重要的芳胺类中间体的工业制法主要有以下 3 种:铁粉,硫化碱或水合阱还原;磺化氨基反应;催化加氢还原.用铁粉,硫化碱或水合阱进行还原反应,流程长,三废多,产品质量差,操作环境恶劣;采用磺化氨解法,有时需要加入汞盐定位剂,必然对环境造成很大的污染.采用催化加氢技术则可以避免上述缺点,使多步还原在同一装置中一步完成.产品质量好,收率高,三废少.对环境改善相对好的加氢还原反应将受到重视,催化加氢技术已被广泛应用于精细化工产品生产.本文主要从催化加氢技术的应用,加氢催化剂和加氢催化反应技术三方面加以介绍..一,催化加氢技术应用我国20 世纪50 年代开始对催化加氢技术进行研究,1978 年成功开发了硝基苯气相催化加氢制成苯胺技术.自此催化加氢技术在化工生产中有了长足发展.(一)制备2,2一二氯氢化偶氮苯宋东明∞采用自制的0.8%Pd/C催化剂,以甲苯为溶剂,同时在反应体系中加入适量的表面活性剂和助催化剂,在0.6MPa,55℃一75℃下将邻硝基氯化苯直接加氢3小时,2,2一二氯氢化偶氮苯的收率高达93%.美国专利最早报导了邻硝基氯化苯在碱性条件下液相加氢制备2,2一二氯氢化偶氮苯的方法,它是固一液一气三相反应.反应条件为:主催化剂为0.5—10%Pd/C或C,责金属与硝基物重量比为0.0002~0.001:1,荼酮衍生物为助催化剂,甲苯,二甲苯等为溶剂,反应温度为40℃~100℃ ,氢气压力172.4~275.8kPa,时间为4~24小时,碱溶液浓度2%~20%.该工艺2,2一二氯氢化偶氮苯收率为80--90%,副产物为少量邻氯苯胺和苯胺.(二)制备对氨基酚硝基苯在稀硫酸介质中加氢使硝基苯还原成苯基羟胺,同时发生Bambarger重诽,制得对氨基酚.主催化剂为5%er/c,贵金屑与硝基苯质量比为(1,三甲基十二烷氯化铵为助催化剂,反应温度维持80℃左右,压力11~12MPa,采用过氧化氢处理,10%稀硫酸作为反应介质.收率比传统方法提高5%左右,后处理操作时间及三废生成量大大减少,最为关键的是产品质量明显提高.(三)制备邻氯苯胺邻硝基氯苯加氢还原生成邻氯苯胺.主催化剂为0. 8%Pd/C,贵金属与硝基氯苯质量比为(0.0001~0.00o5):1,亚磷酸钠为助催化剂,甲苯为溶剂,反应温度为60--80℃ ,氢气压0.6~2MPa,邻氯苯胺纯度为99.7%,收率92%,比传统方法三废生成量大大减少,其中尤为关键的是加入亚磷酸钠具有抑制脱氯效果,使硝基氯苯在加氢时避免脱氯现象发生.(四)合成邻苯二胺采用RaneyNi 催化剂,催化剂用量为邻硝基苯胺质量的2%,在甲酵或乙醇溶剂中,温度7080℃ ,氢压 1.5MPa,溶剂体积160ml,邻硝基苯胺催化加氢制备邻苯二胺【.加氢转化率达98.2%,邻苯二胺精制总收率在82%左右,纯度达99.5%以上.而且催化剂可循环套用,不影响反应的进行,可降低催化剂消耗定额.收稿日期:2005—01—17作者简介:汪澜(1968 一),女.安徽东至县人,池州市发改委生态办公宣工程师,主要从事生态示范规划及其研究工作.(五)合成 3 一氯一 4 一甲苯胺以 3 一氯一 4 一甲基硝基苯为原料,经低压液相催化加氢合成 3 一氯一 4 一甲苯胺0.在反应过程中.伴随着较明显的脱卤氢解副反应以及氧化偶氮物和偶氮物等中间化合物不易彻底转化为目标产物的现象.试验结果.该加氢反应的较佳条件为:Raney催化剂和助剂用量分别选硝基物质量的3%和l%,反应温度80~90℃ .每克硝基物用溶剂甲醇 1.3--6rrd,氢压1MPa.3一氯一4一甲基硝基苯转化率达到98%.(六)环丁烯砜催化加氢工业上环丁砜的生产方法是用二氧化硫与 1.3一丁二烯进行合成反应生成环丁烯砜.然后将环丁烯砜催化加氢为环丁砜0.环丁烯砜催化加氢优化工艺条件为:环丁烯砜的质量分数45%--50%;反应器压力2.3~ 2.5MPa;反应器温度40--70℃ .催化剂活性:大于220ml/gcat.氢气进料方式:底部进料.喷嘴向上并缩径.催化剂加入量:5%(按烯矾重量计算).反应时间 2.5h.(七)制备脂肪叔胺日本Kao 公司的研究者采用组成比Cu/Ni/Ru=4/1/0.O1 的加氢催化剂.在℃和9.8MPa的1-12压下将二甲胺Me2NH 与硬脂醇(十八(碳)烷醇)反应,就可制得二甲基?十八(碳)烷基胺t它3O℃贮存 1 个月后仍然是稳定的.二,加氢催化剂’催化剂是影响加氢还原反应的主要因素.催化剂多选用Pd/c,Pt/c,骨架镍等.当加氢还原使用催化剂镍效果不佳时,可以选择贵金属催化剂钯,铂.以碳为载体.(一)镍系催化剂负载型镍催化剂载体主要有硅藏土,二氧化硅.利用沉淀法将硝酸镍沉淀到载体上.充分水洗,过虑,干燥等.在催化剂使用之前.在350℃ --450℃的气流中用氢还原.还原过程中催化剂易自烧.必须注意.骨架镍是使用经过碱蚀后的多孔海绵状骨架镍.在制造过程中,加入钛及包括稀土金属在内的微量元素.将对合金的许多性能有所改观,比如合金亲和性,机械(热)稳定性,碱蚀的稳定性,抗中毒能力,再生能力与负荷能力.在催化剂的制作过程中.碱度,碱量,温度,蚀度,时间等因素.同样对催化剂性能有不同程度的影响.镍作催化剂经济方便,关键在于制备以及在反应中如何保护,使用,再生,应力求有更广泛的使用空间.(二)钯系催化剂制备钯催化剂方法:先将氮化把溶解在0.1M 的盐酸溶液中,用计量的活性炭加到氯化钯的水溶液中.使钯充分浸到活性炭上,在110℃下干燥.用氢气在100℃~300℃下还原,或者浸渍后直接用甲醛,苯阱等还原剂还原.该方法也适用于大多数贵金属催化剂的制备.制备高活性的Pd/c催化刑,关键是浸渍,干燥,活化,还原等步骤.浸渍时应使活性组分均匀分布在载体的表面上.干燥时应尽量不使活性组分发生迁移.活化和还原时应不使活性组分发生烧结等,控制这些步骤的主要目的是制备高分散的Pd/c催化剂.(三)铂系催化剂制备PtO2催化剂方法:制备方法为将氯铂酸溶于水中.加入过量的硝酸钠.烘干后迅速加热到350℃ ,发生熔融和分解,产生二氧化氮气体时出现褐色沉淀,再升高温度至500℃ -550℃ ,分解结束,冷却产生二氧化铂加氢催化剂.Pt/c催化剂制备方法:先用少量水将活性炭湿润,再加入氯铂酸水溶液,在5O 先用少量水将活性炭湿润.再加入氯铂酸水溶液.在5O℃下浸渍4小时;冷却后加入碳酸钠水溶液到碱性.随后一面搅拌.一面滴加肼的水溶液;加入过量的肼后.在水浴上加热1~2小时使氯铂酸还原;还原结束后,过滤.水洗,干燥后在干燥器中真空干燥.(四)活性炭/载体活性炭虽然被称为载体,但具有催化和助催化能力,因此对活性炭要求较高,对其加工选材都非常有讲究,活性炭不能混有机械杂质,盐以及未被碳化的松香类胶质等.材料一般选择硬质木,果核等.另外作为载体或助催化剂的还有硫酸钡,碳酸钙,氧化铝等.可弥补活性炭的一些不足.(五)催化剂回收钯和铂作为贵金属与镍不同.失活的镍催化剂.根本没有回收价值.因为回收成本高于原料成本,而钯和铂的制造成本较原料成本低得多.因此贵金属催化加氢.关键在于催化剂的回收率.回收利用得好坏直接影响着经济效益.是贵金属催化的关键问题.贵金属催化使用最多的是铂族催化剂.国际上通用的回收方法有以下2 种.一是采用高温锻烧.温度为1225~1250℃ .燃烧后的灰分在高压下,与浓盐酸进行反应,可使贵金周转移至溶液中进而回收.二是采用强碱溶液把废催化剂溶解,载体被溶.过滤即得贵金属(此法适用于A1203 做载体).另外,在使用过程中发现,几种催化剂各有特点.没有一种催化剂能适用于所有的还原反应,即使贵金属催化剂也不例外.单一贵金属催化剂虽然活性高.但寿命不长.因此要加强复合型催化剂的开发.以Ni 为催化剂加入少量的Cu 或Pd,也可赋予一些新的功能.除催化剂研究外,还要加强助催化剂的研究与开发.助催化剂在强化传质,增加反应速度等方面能起到非常重要的作用.兰,催化加氢影响因素在催化加氢反应中,催化剂是非常重要的,也是关键的问题.另外还有影响反应的因素.(一)氢气(下转第58页)55三,结论本文基于以上试验结果.对于合成热反应型聚氨酯,及整理方面得出以下结论:(一)该反应的反应温度约110~C,时间8O分钟较为合适;(二)在引入初始的亲水基团宜选用非离子的,如PEG,占整个分子18%较为适宜;(三)该反应的封端剂选用NaHSO3,其用量为其化学计量的 1.3倍较好,按以上反应条件合成的热反应型水性聚氨酯产品,经厂家试用,能达到其众多相关要求.参考文献[1]--~-菊生,孙铠.染整工艺原理[M]. 北京:纺织工业出版社.1982[2]麦金森,K?R朱良骅译,羊毛防缩.[M]. 北京:纺织工业出版社.1987【3]张力,王树元,汤英俊.热反应性水系聚氨酯整理剂的合成及应用[J].天津化工,1997(3)[4]张慧敏.防水防钻绒织物新型整理剂DCF 一 1 的研制[J].精细化学,1994(11)[5]伍越寰.有机结构分析[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,1993,189—190[6]李绍维,朱吕民.聚氨酯树脂[M]. 南京:江苏科技.1993,4057]方禹声,朱吕民.聚氨酯泡沫塑料【M].北京:化学,1984,542[8]Y.Shin,1993,25(3),52[9]K.Yeh ’,81(4),42(责任编辑:汪贤才)(上接第55页)随着国内加氢产品工业化生产的发展,氢气来源已成为影响催化加氢工艺的重要因素之一.氢气来源于电解食盐水,电解水,天然气制氢,重油制氢,驰放氢,煤制氢等方法.不同的氢源直接影响着产品的质量与成本.目前质量较高,成本较低的是煤制氢.我国煤炭资源充足,煤制氢有着广阔的发展前景.煤制氢生产的关键在于工业炉改造,稳定造气.采用高新技术加强氢气提纯综合开发利用粉煤灰(渣)等.如果企业自身或附近单位建有氯碱装置,其电解食盐水所产的氢更是十分理想的氢源,纯度高,与煤制氢相比不含硫,催化剂不易中毒.不过具体问题应具体分析,建议对各种氢源进行认真经济评价和研究开发,尤以就地取材,综合开发利用各种氢源为重(二)催化加氢反应条件反应条件在诸多影响催化加氢的因素中是主要因素之一,如反应速度,反应介质,压力,温度,设备等.对于水溶性的硝基物,可采用水或水一醇为溶剂,其他反应可以加入DMSo,DMF 等溶剂;催化加氢过程经常需要高压,对设备要求较高.因此应多开发常压催化加氢技术;硝基还原是强放热反应,因此采取合理有效的反应热去除方式是非常重要的.对反应器的移除反应热和反应体系的监控提出很高的要求;设备材质可以选择碳钢,长远考虑可选择不锈钢,对于极不稳定的化合物可用玻璃内胆加以保护.另外要加快一些大吨位产品催化加氢工艺开发,这样容易形成规模,节省投资,从合成到工程化研究都应尽快发展.(三)抑制脱氯使该反应顺利进行.国外有许多专利报道,如吗琳,有机胺,磷酸三苯酯,氨,甲脒盐等作为抑制脱氯剂都有较好的效果【lll.影响催化反应效果的因素很多,减少催化剂用量,加入脱卤氢解抑制剂.降低温度以及减少溶剂甲醇用量等措施有利于有效抑制副反应,这些措施实质上是减弱了整个体系的催化反应强度,在抑制了副反应的同时,却导致中间产物增加,反应不易进行彻底,并且延长反应时间.反之,强化体系的催化反应条件.如:增加催化剂用量和提高反应温度,反应更趋完全,时间也明显缩短,但副反应也相对更易进行.因此.选择适宜的催化加氢条件是提高目标产物收率和质量的关键.四,结语催化加氢技术在精细化工生产中具有连续性操作,污染小,生产环境好等优点.但本工艺对氢源要求高,催化剂比较复杂甚至比较昂贵.因此应寻找良好催化效果的非贵金属催化剂,催化加氢还原工艺还应进一步改进和完善.但应该承认加氢催化在精细化工生产中是很有发展前途的一种工艺.注释:①中凯华,李宗石,宋东明.催化加氢法合成邻苯二胺[J].精细化工,1999,16(3):54—56.②许丹倩,严新焕,徐振元.低压液相催化加氢合成3一氯一 4 一甲苯胺研究【J].燃料工业,2001,38(1):16—18.③张晖.环丁烯砜催化加氢[J].辽宁化工.2003,32一些带氯的化合物(如硝基化合物)催化加氢还原比(4).较困难,因为加氢时脱氯反应时时发生.但选择合适的脱氯抑制荆能有效地抑制脱氯反应,如上述提到的邻氯苯胺的合成,其中关键是加入亚磷酸纳,具有抑制脱氯功效,以【责任编辑:杨小红)。
摘要:随着环保要求不断提高及后续产品不断开发,高质量的加氢产品需求逐渐加大,催化加氢技术在化工生产中的地位越来越受到重视。
本文从催化加氢的作用机理、催化剂的种类、催化剂的使用来阐述催化加氢技术在化工领域的应用。
关键词:催化加氢化工技术应用0 引言近几年,我国催化加氢技术在化工领域得到了广泛应用。
随着环保要求不断提高及后续产品不断开发,高质量的加氢产品需求逐渐加大,催化加氢技术在化工中的应用越来越受到重视,并且大量不饱和化合物、含氧化合物、含氮化合物等利用催化加氢技术制备的后续产品质量好、收率高、反应易于控制、“三废”少,深受企业欢迎。
催化加氢分为非均相催化加氢和均相催化加氢,以下以非均相催化加氢做阐述。
1 催化加氢的作用机理吸附在催化剂上的氢分子生成活泼的氢原子与被催化剂削弱了键的烯、炔加成。
烯烃在铂、钯或镍等金属催化剂的存在下,可以与氢加成而生成烷烃。
加氢过程可分为两大类:①氢与一氧化碳或有机化合物直接加氢,例如一氧化碳加氢合成甲醇:CO+2H2─→CH3OH;己二腈加氢制己二胺:NC(CH2)4CN+4H2─→H2N(CH2)6NH2。
②氢与有机化合物反应的同时,伴随着化学键的断裂,这类加氢反应又称氢解反应,包括加氢脱烷基、加氢裂化、加氢脱硫等。
例如烷烃加氢裂化,甲苯加氢脱烷基制苯,硝基苯加氢还原制苯胺,油品加氢精制中非烃类的氢解:RSH+H2─→RH+H2S 非烃类含氮化合物最难氢解;在同类非烃中分子结构越复杂越难氢解。
2 催化剂的种类催化氢化的关键是催化剂。
按照金属来分,分为一般金属系:Ni、Cu、Mo、Cr、Fe、Pb,贵金属系:Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru、Re;按照组成来分,可分为还原型纯金属粉:Pt、Pd、Ni等,如骨架镍、骨架铜,化合物型:氢氧化物、氧化物、硫化物如PtO2、MoS,载体型:如Pt/C、Pd/C;而从技术要求,它们大致分为两类:①低压氢化催化剂,主要是高活性的兰尼镍、铂、钯和铑,低压氢化可在1~4个大气压和较低的温度下进行;②高压氢化催化剂,主要是一般活性的兰尼镍和亚铬酸铜等。
浅析精细化工中催化加氢技术的运用本文首先对加氢催化剂进行了全面的分析,在此基础上与实际情况相结合对催化剂加氢技术在精细化工中的具体应用情况进行详细的阐述。
标签:精细化工;催化加氢技术前言近年来由于我国的化工行业在技术领域取得了较大的进步,催化加氢技术不仅在石油化工领域得到普遍的应用,并且也开始大规模的应用到精细化工行业中。
由于精细化工中部分化合物需要通过还原处理才能够进行后续生产,但是我国现今仍旧沿用以往的传统技术,因此,需要对催化加氢技术在精细化工中的应用情况进行全面的了解。
一、加氢催化剂1、镍催化剂二氧化硅与硅藻土是最常见的负载型的镍催化剂,主要是通过使用沉淀法得到。
需要注意首先将催化剂在温度为350到450%的气流中通过氢进行还原,还需要避免催化剂在还原时发生自烧现象。
骨架镍是通过强碱腐蚀后形成的大量孔状存在的海绵骨架镍,通过添加稀土金属等一定量的微量元素能够显著的提升合金的负荷能力、再生能力、机械稳定性以及合金亲和性等性能[1]。
2、钯系催化剂通常制备钯催化剂采用的方法是:首先需要把氯化钯在0.1M盐酸溶液里进行充分溶解处理,然后在氯化钯的水溶液里面添加一定量的活性炭,并确保钯在活性炭上已经全部浸染,然后在温度110%的条件下进行干燥处理,将氢气在100到300%的条件下进行还原处理。
这样的制备方法广泛的使用在制备金属催化剂中,需要注意的是,在进行制备时,在干燥的条件需要确保活性组分尽可能不会迁移,且还原与活化时还需要避免其出现烧结的现象。
3、帕系催化剂制备PtO2催化剂的详细流程是:首先需要将氯铂酸在水中进行溶解,并且添加大量的硝酸钠,随后再进行烘干处理,需要注意的是,当烘干程序一结束立刻将温度加热到35℃,使其能够顺利進行熔融与分解,當有二氧化氮气体出现时还会有一定的褐色沉淀物产生,此时,需要将温度增加到500到550℃之间,等到分解完成后就能够得到二氧化铂加氢催化剂。
4、活性炭/载体一般情况下都会把活性炭当成载体,然而由于活性炭本身还可以进行催化以及助催化的功能,因此对于活性炭的使用有着较为严格的要求,活性炭中不能够有盐类、机械类或者其他不符合材质要求的其他胶质等,通常使用果核以及硬质木作为材料。
化学工业中的催化加氢技术研究化学工业涉及到的领域很多,其中催化加氢技术就是其中的一个重要领域。
催化加氢技术在化学工业中具有非常重要的地位,它可以使得化学工业得到有效的提升和发展。
接下来,我们就来一探究竟,催化加氢技术到底是什么,以及它在化学工业中扮演着怎样的角色。
催化加氢技术的简介催化加氢技术是一种通过在化学反应过程中引入催化剂和氢气的方法,从而使得反应得到加速的技术。
在催化剂的作用下,化学反应的效率可以得到提高,同时也可以提高产物的选择性。
由于催化剂的参与,反应所需的温度和压力也会显著下降,从而降低了反应的成本,并且节约了能源。
催化加氢技术的应用催化加氢技术在化学工业中的应用非常广泛。
其中,石油加工是最常见的应用领域之一。
在石油加工领域中,催化加氢技术可以通过对油品的选择性加氢,使得油品中的杂质得到除去,同时提高油品的质量,从而使得石油加工的效率得到提高。
此外,催化加氢技术还广泛应用于有机合成反应、化肥生产、精细化学品生产等领域。
催化加氢技术的优势相对于传统的化学工业反应方式,催化加氢技术具有诸多的优势。
首先,在使用催化加氢技术时,反应时温度和压力都可以得到降低,因此对环境的影响会相应显著降低。
另外,由于催化剂的作用,反应的效率和反应产物的选择性也会得到提高。
同样的,使用催化加氢技术也可以降低化学反应的能耗,从而使得生产过程更加节能。
催化剂的种类在使用催化加氢技术时,选择恰当的催化剂是至关重要的。
当前,常用的催化剂主要有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、酸碱催化剂等。
在具体应用时,需要根据反应的特性以及反应条件来选择合适的催化剂。
例如,在石油加工中,主要使用的催化剂是氧化铜、氧化铝等金属氧化物催化剂,而在有机合成反应中,主要使用的是贵金属催化剂和酸碱催化剂。
结语催化加氢技术在化学工业中具有非常重要的地位,在现代化学工业中应用越来越广泛。
通过催化加氢技术的应用,化学反应的效率和产物的选择性可以得到显著提高,生产过程的能耗也可以得到降低。
精细化工中催化加氢技术的运用摘要:随着社会经济的快速发展,中国社会人民的日常生活质量始终处于稳步提高的趋势,随之而来的是对各类能源的总体需求和消费。
石油资源是世界上重要的战略资源。
如何提高石油资源的利用率是化工领域的重点发展方向。
目前,精细化工在中国化工生产中占有重要地位,精细化工的生产效果和生产技术的发展与国民经济水平密切相关。
因此,有必要开展催化加氢技术在精细化工领域的应用研究。
对于催化加氢技术在未来精细化工领域的良性发展也具有重要的研究意义。
关键词:精细化工;催化加氢技术;运用一、催化加氢技术概述1.镍系催化剂镍催化剂可分为两类,即二氧化硅催化剂和硅藻土催化剂。
在应用期间,硝酸镍将以沉淀的形式实现沉淀处理,并放置在载体上。
在实际使用阶段,需要保证催化剂温度以氢催化的形式维持在400℃±50℃,以免发生自燃等一系列反应。
骨架镍是一种强碱腐蚀处理物质,表现出类似于多孔海绵的状态,所以在制备阶段会在钛中加入各种元素来达到合金性能的改善。
在催化剂的应用过程中,pH值和腐蚀程度都会在一定程度上影响催化剂的性能。
镍催化剂经济特点强,应用方便,应用领域广。
镍催化剂是我国催化加氢技术中常用的催化剂。
2.铂系催化剂在铂型催化剂的制备阶段,主要工艺是将氯铂酸放入水中,然后在水中加入过量的硝酸钠进行干燥处理。
干燥阶段温度控制在35℃,保证其快速熔化分解反应,进而产生二氧化氮气体。
同时,在制备阶段会出现棕色沉淀。
化学反应后,将温度提高到500℃,分解后生成二氧化铂加氢催化剂。
3.活性炭/载体物质与其他类型的催化剂相比,活性炭/载体材料具有很强的催化能力,因此这类催化剂对活性炭本身的性能要求非常高。
同时,活性炭不能与其他机械杂质混合,所以通常活性炭/载体催化剂制备阶段都会选择果芯材料。
4.钯系催化剂与其他催化剂相比,钯催化剂的制备相对方便。
在制备阶段,将氯化钯溶解在盐酸溶液中,然后加入活性炭以增强钯的效果。
近几年我国催化加氢技术在技术开发与推广使用上都有重大突破,已在精细化工生产上得到广泛应用。
有大量的不饱和化合物、含氧化合物、含氮化合物常用还原方法来制备后续产品。
绝大多数芳胺来自相应的硝基化合物,重要的芳胺类中间体的工业制法主要有以下3种:铁粉、硫化碱或水合肼还原;磺化氨解反应;催化加氢还原。
用铁粉、硫化碱或水合肼进行还原反应,流程长、三废多、产品质量差、操作环境恶劣;采用磺化氨解法,有时需要加入汞盐定位剂,必然对环境造成很大的污染;采用催化加氢技术则可以避免上述缺点,使多步还原在同一装置中一步完成,产品质量好、收率高、三废少。
对环境改善相对好的加氢还原反应将受到重视,催化加氢技术已被广泛应用于精细化工产品生产。
本文主要介绍了催化加氢的应用,加氢催化剂的分类及催化加氢的意义。
1催化加氢技术应用我国20世纪50年代开始对催化加氢技术进行研究,1978年成功开发了硝基苯气相催化加氢制成苯胺技术。
自此催化加氢技术在化工生产中有了长足发展。
1.1制备对氨基酚硝基苯在稀硫酸介质中加氢使硝基苯还原成苯基羟胺,同时发生Bambarger重排,制得对氨基酚。
主催化剂为5%Pt/C,贵金属与硝基苯质量比为(0.0005-O.005)∶1,三甲基十二烷氯化铵为助催化剂,反应温度维持80℃左右,压力11-12MPa,采用过氧化氢处理,10%稀硫酸作为反应介质。
收率比传统方法提高5%左右,后处理操作时间及三废生成量大大减少,最为关键的是产品质量明显提高。
1.2制备邻氯苯胺邻硝基氯苯加氢还原生成邻氯苯胺。
主催化剂为0.8%Pd/C,贵金属与硝基氯苯质量比为(0.0001-0.0005)∶1,亚磷酸钠为助催化剂,甲苯为溶剂,反应温度为60-80℃,氢气压0.6-2.0MPa,邻氯苯胺纯度为99.7%,收率92%,比传统方法三废生成量大大减少,其中尤为关键的是加入亚磷酸钠具有抑制脱氯效果,使硝基氯苯在加氢时避免脱氯现象发生。
精细化工中的催化加氢反应作者:郑慧伟来源:《好日子(下旬)》2020年第07期摘要:在化学工业中,加氢反应应用是非常广泛的,包括氨合成、费一托合成、甲醇合成,以及石油化工中的加氢处理、加氢裂解,加氢脱硫、加氢脱蜡等反应。
在精细化工中加氢反应的范围有所缩小,不包括以上这些反应,更注重官能团的加氢,以及对官能团的选择性。
近几年我国催化加氢技术在技术开发与推广使用上都有重大突破,催化加氢技术已在精细化工生产上得到广泛应用。
有大量的不饱和化合物、含氧化合物、含氮化合物常用加氢还原方法来制备后续产品。
基于此,本文主要对精细化工中的催化加氢反应进行分析探讨。
关键词:精细化工;催化加氢反应1、前言精细化工中的催化加氢催化剂种类很多,有金属、金属氧化物或硫化物,但用的最多是各种形态的贵金属,如粉末、合金、负载型催化剂等;也有普通金属如镍、钴、铜等,其中最重要的是骨架镍,即雷尼镍。
2、精细化工中的加氢反应精细化工中的加氢可分为完全加氢和选择性加氢,对于完全加氢反应,主要考虑催化剂的活性提高及改变反应条件,加快反应;选择性加氢要求更高一些,不但要反应速度快,还要求目标产物的收率要足够的多,这两个要求是相互矛盾的,速度快会引起副反应增多。
精细化工中的加氢反应主要有炭炭双键、炭炭三键以及有机官能团的加氢,如硝基、羰基、醛基、以及氰基等:2.1炭炭双键加氢炭炭双键是加氢的主要反应,双键加氢在石油化工及精细化工中很常见,收率依不同的分子有些不同,收率多在90%以上,有的收率会在99%,双键加氢的实例有:甲基顺丁烯二酸加氢生成甲基丁二酸,顺丁烯二酸酐加氢生成丁二酸,以及在VE生产中的中间品法尼基丙酮加氢。
双键完全加氢的技术难度较小,收率较高,催化剂用量以及钯炭催化剂的损耗都较小。
2.2炭炭三键加氢炭炭三键加氢包括完全加氢和选择性加氢,完全加氢反应应用较少,情况与炭炭双键加氢基本相似,对于炭炭三键选择性加氢,一般使用林德拉催化剂,具体的选择性与三键的位置关系很大,没有位阻的端键,选择性一般可达到95%以上,但是对于位阻较大的三键加氢,有些选择性只有80%多。
浅析精细化工中催化加氢技术的运用
近年来由于我国的化工行业在技术领域取得了较大的进步,催化加氢技术不仅在石油化工领域得到普遍的应用,并且也开始大规模的应用到精细化工行业中。
由于精细化工中部分化合物需要通过还原处理才能够进行后续生产,但是我国现今仍旧沿用以往的传统技术,因此,需要对催化加氢技术在精细化工中的应用情况进行全面的了解。
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1 加氢催化剂
1.1 镍催化剂
二氧化硅与硅藻土是最常见的负载型的镍催化剂,主要是通过使用沉淀法得到。
需要注意首先将催化剂在温度为350到450%的气流中通过氢进行还原,还需要避免催化剂在还原时发生自烧现象。
骨架镍是通过强碱腐蚀后形成的大量孔状存在的海绵骨架镍,通过添加稀土金属等一定量的微量元素能够显著的提升合金的负荷能力、再生能力、机械稳定性以及合金亲和性等性能[1]。
1.2 钯系催化剂
通常制备钯催化剂采用的方法是:首先需要把氯化钯在0.1M盐酸溶液里进行充分溶解处理,然后在氯化钯的水溶液里面添加一定量的活性炭,并确保钯在活性炭上已经全部浸染,然后在温度110%的条件下进行干燥处理,将氢气在100到300%的条件下进行还原处理。
这样的制备方法广泛的使用在制备金属催化剂中,需要注意的是,在进行制备时,在干燥的条件需要确保活性组分尽可能不会迁移,且还原与活化时还需要避免其出现烧结的现象。
2 催化剂加氢技术在精细化工中的应用
2.1 催化剂加氢制备对氨基酚
使用催化剂加氢制备对氨基酚较常使用的制备方法是将硝基苯放入一定量的稀硫酸然后能够生成全新的苯基氰胺,并且能够通过重排反应最终得到对氨基酚。
其中主催化剂使用的是0.5%Pt/C,硝基苯和贵金属的重量之比是1∶(0.000 5~0.005 0)。
以三甲基十二烷氯化铵为助催化剂,温度维持在80℃范围即可,氢气压力在11到12MPa,并且还需要使用过氧化氢处理。
较之以往的方法,收率在原来的基础上最大能够提升5%,并且使用这种方法还能够在显著的降低废弃物,最为重要的是能够大幅度提升产品的质量。
2.2 催化剂加氢制备邻氯苯胺
在催化剂加氢的条件下使得邻硝基苯能够通过还原产生邻氯苯胺,其中,0.8%Pd/C是主催化,且硝基氯苯和贵金属的质量比值是1:0.000 1到0.000 5。
助催化剂采用亚磷酸钠,以甲苯作为溶剂,温度保持在60℃到80℃范围内,氢气压力在0.6MPa到2MPa之间。
收率是92%,且制得的邻氯苯胺纯度最高可以达到99.7%。
较之过去的方式得到的邻氯苯胺,能够显著的降低三废的产量[2]。
不仅如此,添加亚磷酸钠的助催化剂还可以显著的抑制脱氯效果。
2.3 催化剂加氢制备邻苯二胺
邻硝基苯胺在催化剂加氢的作用下能够生成邻苯二胺。
具体的操作方法为:催化剂使用的是邻硝基苯胺质量2%的RANEY,且溶剂选择甲醇,并将温度维持在70℃到80℃之间,氢气压力为1.5MPa,这样一来能够制得的纯度可以达到99.5%,收率达到82%。
在甲醇为溶剂,
2.4 环丁烯砜的催化剂
通过利用1,3-丁二烯和二氧化硫一起反应生成环丁烯砜,在此基础上可以通过催化加氢得到环丁砜。
具体的要求是:压力为2.3MPa到2.4MPa的范围内,温度需要维持在40℃到70℃的范围内,不仅如此催化剂活性还需要超过220m L/cat,且需要量为5%。
此外,一般采用底部开始,喷嘴向上并缩径的氢气进料方法,其中需要的反应时间大约在2.5小时左右。
3 催化剂加氢技术在精细化工中的应用实例
3.1 碳碳双键加氢
碳碳双键加氢是精细化工中普遍存在的化学反应现象,具有收率高、操作易于实现等优点,并且所耗费的催化剂用量是比较少的,反应比较充分,不同分子的收率存在一定的差异,一般情况下都不会低于90%,理想情况下可以收率可以高达99%。
以蒎烯加氢生成蒎烷为例,标准大气压下,对蒎烯进行催化反应时,应用催化剂加氢技术,并将反应温度控制在120℃,能够得到蒎烷,反应收率可以达到98%左右。
3.2 碳碳三键加氢
碳碳三键加氢也是催化剂加氢技术在精细化工中的主要应用方向。
根据化学反应过程的不同,可以将其分为完全加氢和选择性加氢两种应用方式,其中又以选择性加氢方式应用比较广泛。
在进行碳碳三键加氢反应时,所用催化剂主要为林德拉催化剂,碳碳三键的空间结构是影响生产效率的最主要因素,进而会使得反应选择性出现差异,如果分子内部基团之间不存在相互排斥,则反应选择性会比较高,可以超过95%,如果分子基团之间存在相互排斥作用,则反应选择性相对较低,一般只能达到80%左右。
现在已知的碳碳三键加氢反应选择性较高的催化剂加氢技术,为浙江新和成公司的芳樟醇加氢,其反应选择性高达99%。
4 结束语
综上所述,目前在精细化工中催化剂加氢技术得到了较为普遍的应用,尽管其能够减少废弃物的产生,与以往的方法相比能够将对环境的污染控制在最小的范围内。
但是由于该技术对氢有着较高的使用标准,使得催化剂的價格较贵,所以该技术在精细化工中还需要进一步发展。
参考文献:
[1]陈诵英,赵永祥,王琴.精细化学品催化合成技术.下册,催化合成反应与技术,Catalyzed synthesis reactions and technologies[M].北京:化学工业出版社,2015.
[2]王佳伟.催化加氢技术在精细化工中的应用[J].生物化工,2016,2(2).。