第六章 加氢与脱氢过程
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第六章加氢与脱氢过程
6.1概述
通常催化加氢系指有机化合物中一个或几个不炮和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成。
H2和N2反应生成合成氨以及CO和H2反应合成甲醇及烃类亦为加氢反应。
而在催化剂作用下,烃类脱氢生成两种或两种以上的新物质称为催化脱氢。
催化加氢和催化脱氢在有机化工生产中得到广泛应用。
如合成氨、合成甲醇、丁二烯的制取,苯乙烯的制取等都是极为重要的化工产品。
催化加氢反应分为多相催化加氢和均相催化加氢两种,相比之下,多相催化加氢的选择性较低,反应方向不易控制,而均相催化加氢采用可溶性催化剂,选择性较高,反应条件较温和。
催化加氢除了合成有机产品外,还用于许多化工产品的精制过程,如烃类裂解制得乙烯和丙烯产物中,含有少量的乙炔、丙炔和丙二烯等杂物,可采用催化加氢的方法进行选择加氢,将炔类和二烯烃类转化为相应的烯烃而除去。
再如氢气的精制,氢气中含有极少量的一氧化碳、二氧化碳,这些杂质对后工序的催化剂有中毒作用,通过催化加氢生成甲烷而得到了精制。
此外,还有苯的精制、裂解汽油的加氢精制等。
利用催化脱氢反应,可将低级烷烃、烯烃及烷基芳烃转化为相应的烯烃、二烯烃及烯基芳烃,这些都是高分子材料的重要单体,而苯乙烯和丁二烯是最重要的两个化工产品,且产量大、用途广。
6.1.1加氢反应的类型
(1)不饱和炔烃、烯烃重键的加氢
如乙炔催化加氢生成乙烯,乙烯加氢生成乙烷等。
(2)芳烃加氢可以同时对苯核直接加氢,也可以对苯核外的双键进行加氢,或两者兼有,即所谓选择加氢,不同的催化剂有不同的选择。
如苯加氢生成环己烷,苯乙烯在Ni 催化剂下生成乙基环己烷,而在Cu催化剂下则生成乙苯。
(3)含氧化合物加氢对带有C=O双键的化合物经催化加氢后可转化为相应的醇类。
如一氧化碳加氢在铜催化剂作用下生成甲醇,丙酮在铜催化剂下加氢生成异丙醇,羧酸加氢生成伯醇。
(4)含氮化合物的加氢N2加H2合成氨是当前产量最大的化工产品之一。
对于含有-CN、-NO2等官能团的化合物加氢后得到相应的胺类。
如已二腈在Ni催化剂作用下加氢合成己二胺,硝基苯催化加氢合成苯胺等。
(5)氢解在加氢反应过程中,有些原子或官能团被氢气所置换,生成分子量较小的一种或两种产物。
如甲苯加氢脱烷基生成苯和甲烷,硫醇氢解生成烷基和硫化氢气体。
吡啶氢解生成烷基和氨。
6.1.2脱氢反应的类型
(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)醇类脱氢可制得醛和酮类
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
1 热力学分析
催化加氢反应是可逆放热反应,由于有机化合物的官能团结构不同,加氢时放出的热量也不尽相同,表6-1是25℃时某些烃类气相加氢的热效应ΔHӨ的绝对值。
影响加氢反应平衡的因素有温度、压力及反应物中氢的用量。
(1)温度影响当加氢反应的温度低于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。
由于加氢反应是放热反应,其热效应ΔHӨ<0,所以加氢反应的平衡常数Kp随温度的升高而减小。
从热力学分析可知,加氢反应有三种类型。
第一类是加氢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。
如乙炔加氢反应,当温度为127℃时,Kp值为7.63×1016;而温度为427℃时,Kp值仍为6.5×1016。
一氧化碳加氢甲烷化反应也属这一类。
第二类是加氢反应的平衡常数随温度变化较大,当反应温度较低时,平衡常数甚大,而当反应温度较高时,平衡常数降低,但数值仍较大。
为了达到较高的转化率,需要采用适当加压或氢过量的办法。
如苯加氢制取环己烷,当反应温度从127℃升到227℃时,Kp值则由7×107降至1.86×102,平衡常数下降3.70×105倍。
第三类是加氢反应在热力学上是不利的,很低温度下才具有较大的平衡常数值,温度
稍高,平衡常数变得很小,这类反应的关健是化学平衡问题,常采用高压方法来提高平衡转化率。
如一氧化碳加氢合成甲醇反应,Kp值随反应温度变化如下表6-2所示。
(2)压力影响加氢反应是分子数减少的反应,即加氢反应前后化学计量系数的变化Δν<0,因此,增大反应压力,可以提高Kp值,从而提高加氢反应的平衡产率,如提高反应压力,可提高氨合成产率,甲醇合成产率等。
(3)氢用量比从化学平衡分析,提高反应物H2的用量,可以有利反应向右进行,以提高其平衡转化率,同时氢作为良好的载热体及时移走反应热,有利于反应的进行。
但氢用量比也不能过大,以免造成产物浓度降低,大量氢气的循环,既消耗了动力,又增加了产物分离的困难。
.2 动力学分析
有关化学反应机理问题,许多研究者提出不同的看法,如氢气是否发生化学吸附;催化剂表面活性中心是单位吸附还是多位吸附;吸附在催化剂活性表面的分子是如何反应生成产物,是否有中间产物的生成等。
一般认为催化剂的活性中心对氢分子进行化学吸附,并解离为氢原子,同时催化剂又使不炮和的双键或三键的π键打开,形成了活泼的吸附化合物,活性氢原子与不饱和化合物C-C双键碳原子结合,生成加氢产物。
苯气相加氢生成环己烷的反应步骤就有两种不同的看法,一种认为是在催化剂表面活性中心进行多位吸附,使得苯分子的6个碳原子被活化,并同时加氢生成了环己烷;另一种认为在催化剂表面有两类活性中心,一类吸附苯和中间化合物,另一类活牲中心只吸附氢,氢被一步一步地加入到苯环上,直至生成环己烷为止。
根据第二种看法,其速率方程表示为:
当然加氢反应速率方程也可用幂函数形式表示,其参数值由实验数据确定。
影响反应速率的因素有温度、压力和氢用量比及加氢物质的结构。
(1)反应温度的影响对于热力学上十分有利的加氢反应,可视为不可逆反应,温度升高,反应速率常数k也升高,反应速率加快。
但温度升高会影响加氢反应的选择性,增加副产物的生成,加重产物分离的难度,甚至催化剂表面积炭,活性下降。
对于可逆加氢反应,反应速率常数k随温度升高而升高,但平衡常数则随温度的升高而下降,其反应速率与温度的变化是:当温度较低时,反应速率随温度的升高而加快,而在较高的温度下,平衡常数变得很小,反应速率随温度的升高反而下降,故有一个最适宜的温度,在该温度下反应速率最大。
(2)反应压力的影响就一般而言,提高氢分压和被加氢物质的分压均有利于反应速率的增加。
当被加氢物质的级数是负值时,反应速率反而下降。
若产物在催化剂上是强吸附,就会占据一部分催化剂的活性中心,抑制了加氢反应的进行,产物分压越高,加氢反应速率就越慢。
对于液相加氢反应,一般来讲,液相加氢的反应速率与液相中氢的浓度成正比,故增加氢的分压,有利于增大氢气的溶解度,提高加氢反应速率。
同时还要使气液相充分接触,以减少扩散阻力。
(3)氢用量比的影响一般总是采用氢过量。
氢过量不仅可以提高被加氢物质的平衡转化率和加快反应速率,且可提高传热系数,有利于导出反应热和延长催化剂的寿命。
但氢过量太多,导致产物浓度下降,增加分离难度。
此外在液相加氢时溶剂的作用是:
首先可作为某些加氢反应的稀释剂,以便带走反应热;其次,原料或产物是固体时,采用溶剂可将固体物料溶解在溶剂中,以利于反应的进行和产物的分离。
一般常用的溶剂有甲醇、乙醇、醋酸、环己烷、乙醚、四氢呋喃、乙酸乙酯等。
同时注意不同的溶剂对加氢反应速率和选择性的影响也是不同的,烷烃类比醇类溶剂效果好,应予选择。
(4)加氢物质结构的影响主要是加氢物质在催化剂表面的吸附能力不同,活化难易程度下同,加氢时受到空间障碍的影响以及催化剂活性组分的不同等部影响到加氢反应速率。
①烯烃加氢。
乙烯加氢反应速率最快,丙烯次之,随着取代基的增加,反应速率下降,烯烃加氢反应速率顺序如下
对非共轭的二烯烃加氢,无取代基双键首先加氢。
而共轭双烯烃则先加一分子氢后,双烯烃变成单烯烃,然后再加一分于氢转化为相应的烷烃。
②芳烃加氢。
苯环上取代烃愈多,加氢反应速率愈慢。
苯及甲基苯的加氢顺序如下
③不同烃类加氢速率快慢比较。
当上述这些化合物在同一催化剂上单独加氢时,其反应速率快慢大致为
而当这些化合物同时在一块加氢时,其反应速率顺序为
主要是以为乙炔强吸附所致。
④含氧化合物的加氢。
醛、酮、酸、酯的加氢产物都是醇。
但其加氢难易程度不相同,通常醛比酮易加氢,酯类比酸类易加氢。
而醇和酚氢解为烃类和水则较难,需要更高的反应温度才能满足要求。
⑤有机硫化物的氢解。
研究表明有机硫化物在钼酸钴催化剂作用下因其硫化物的结构不同,其氢解速率有显著的差异,其顺序为
3 催化剂
为了提高加氢反应速率和选择性,一般都要使用催化剂。
当然不同类型的加氢反应所选用的催化剂也不同,即使是同一类型的反应因选用不同的催化剂,其反应条件也下尽相同。
加氢催化剂种类很多,其活性组分的元素分布主要是第Ⅵ和第Ⅷ族的过渡元素,这些元素对氢有较强的亲合力。
最常采用的元素有铁、钻、镍、铂、钯和铑,其次是铜、钼、锌、铬、钨等,其氧化物或硫化物也可作加氢催化剂。
Pt-Rh、Pt-Pd、Pd-Ag、Ni-Cu等是很有前途的新型加氢催化剂。
(1)金属催化剂金属催化剂就是把活性组分如Ni、Pd、Pt等载于载体上,以提高活性组分的分散性和均匀性,增加催化剂的强度和耐热性。
载体是多孔性的惰性物质,常用的
载体有氧化铝、硅胶和硅藻土等。
在这类催化剂中Ni催化剂最常使用,其价格相对较便宜。
金属催化剂的优点是活性高,在低温下也可以进行加氢反应,适用于大多数官能团的加氢反应。
其缺点是容易中毒。
如S、As、Cl等化合物都是催化剂的毒物,故加氢反应时对原料中的杂质要求严格,一般在体积分数10-6以下。
(2)骨架催化剂骨架催化剂是将金属活性组分和载体铝或硅制成合金形式,然后将制好的催化剂再用氢氧化钠溶液溶解合金中的铝或硅,得到由活性组分构成的骨架状物质,称之为骨架催化剂。
如最常用的骨架催化剂有骨架镍催化剂,其中镍含量占合金的40%~50%,该催化剂的特点是具有很高的活性,足够的机械强度。
此外还有骨架铜催化剂、骨架钴催化剂等,在加氢反应中也得到应用。
(3)金属氧化物催化剂用于加氢反应的金属氧化物催化剂的氧化物主要有MoO3、Cr2O3、ZnO、CuO、NiO等,这些氧化物既可单独使用,也可混合使用。
如ZnO-Cr2O3,CuO-ZnO-Al2O3,Co-Mo-O。
这类加氢催化剂的活性较低,故需要有较高的反应温度与压力,以弥补活性差的缺陷。
为此在催化剂中常加入如Cr2O3、MoO3等高熔点的组分,以提高其耐热性能。
(4)金属硫化物催化剂金属硫化物催化剂主要是用于含硫化合物的氢解反应,也用于加氢精制过程,被加氢原料气中不必预先进行脱硫处理。
这类金属硫化物主要有MoS2,WS,NiS2,Co-Mo-S等。
该类催化剂活性较低,需要较高的反应温度。
(5)金属络合物催化剂用于加氢反应的络合催化剂除了采用贵金属Ru、Rh、Pd之外,还有Ni、Co、Fe、Cu等为中心原子,该催化剂的优点是:活性高,选择性好,反应条件温和;其不足是催化剂和产物同一相,分离困难,特别是采用贵金属时,催化剂回收显得非常重要。
6.2.2催化脱氢反应的一般规律
1 热力学分析
(1)温度影响与烃类加氢反应相反,烃类脱氢反应是吸热反应,△H>0,其吸热量与烃类的结构有关,大多数脱氢反应在低温下平衡常数很小,由于△H>0,随着反应温度升高而平衡常数增大,平衡转化率也升高。
图6-1是几种烃类脱氢的平衡转化率与温度关系图。
(2)压力影响脱氢反应是分子数增加的反应,从热力学分析可知,降低总压力,可使产物的平衡浓度增大,表6-3是压力与脱氢反应平衡转化率及其反应温度的关系。
从表6-3中可以看出,为了达到相同的平衡转化率,操作压力从101.3kPa降低到10.1kPa,则反应温度可以降低100℃左右,使得反应条件较为温和、但工业上在高温下进行减压操作是不安全的,为此常采用惰性气体作稀释剂以降低烃的分压,其对平衡产生的效果和降低总压是相似的。
工业上常用水蒸气作为稀释剂,其好处是:产物易分离;热容量大;既可提高脱氢反应的平衡转化率,又可消除催化剂表面的积炭或结焦。
当然,水蒸气用量也不能过大,以免造成能耗增大。
2 催化剂
由于脱氢反应是吸热反应,要求在较高的温度条件下进行反应,伴随的副反应较多,要求脱氢催化剂有较好的选择性和耐热性,而金属氧化物催化剂的耐热性好于金属催化剂,所以该催化剂在脱氢反应中受到重视。
脱氢催化剂应满足下列要求:首先是具有良好的活性和选择性,能够尽量在较低的温度条件下进行反应。
其次催化剂的热稳定性好,能耐较高的操作温度而不失活。
第三是化学
稳定性好,金属氧化物在氢气的存在下不被还原成金属态,同时在大量的水蒸气下催化剂颗粒能长期运转而不粉碎,保持足够的机械强度。
第四是有良好的抗结焦性能和易再生性能。
工业生产中常用的脱氢催化剂有Cr2O3-Al2O3系列,活性组分是氧化铬,氧化铝作载体,助催化剂是少量的碱金属或碱土金属。
其大致组成是三氧化二铬为18%~20%,氧化铝为80%~82%。
水蒸气对此类催化剂有中毒作用,故不能采用水蒸气稀释法,而直接用减压法,且该催化剂易结焦,再生频繁。
氧化铁系列催化剂。
其活性组分是氧化铁(Fe2O3),助催化剂是Cr2O3和K2O。
氧化铬可以提高催化剂的热稳定性,还可以起着稳定铁的价态作用。
氧化钾可以改变催化剂表面的酸度,以减少裂解反应的进行,同时提高催化剂的抗结焦性。
据研究,脱氢反应起催化作用的可能是Fe2O3,这类催化剂具有较高的活性和选择性。
但在氢的还原气氛中,其选择性很快下降,这可能是二价铁、三价铁和四价铁之间的相互转化而引起的,为此需在大量水蒸气存在下,阻止氧化铁被过渡还原。
所以氧化铁系列脱氢催化剂必须用水蒸气作稀释剂。
由于Cr2O3的毒性较大,已采用Mo和Ce来代替成为无铬的氧化铁系列催化剂。
磷酸钙镍系列催化剂,以磷酸钙镍为主体,添加Cr2O3和石墨。
如CaNi(PO4)-Cr2O3-石墨催化剂,其中石墨含量为2%,氧化铬含量为2%,其余为磷酸钙镍。
该催化剂对烯烃脱氢制二烯烃具有良好的选择性,但抗结焦性能差,需用水蒸气和空气的混合物再生。
3 脱氢反应动力学
有许多学者对烃类在固体催化剂上脱氢反应进行了研究,结果表明无论是丁烷、丁烯,乙苯或二乙苯,其脱氢反应的速率控制步骤是表面化学反应,都可按双位吸附理论来描述其动力学方程,其速率方程可用双曲模型来表示
铁系催化剂脱氢反应时催化剂颗粒大小对反应速率和选择性都有影响,图6-2是催化剂颗粒度反应速率的影响,而图6-3是催化剂颗粒度对选择性的影响。
从图中可以看出小颗粒催化剂不仅可以提高脱氢反应速率,而且还可以提高选择性。
可见内扩散是主要的影响因素,减少微孔有利改善内扩散的性能。
对于烃类脱氢反应,正丁烯脱氢速率大于正丁烷,而烷基芳烃脱氢速率一般侧链上α-碳原子上的取代基增多,或链的增长或苯环上的甲基数目增多时,其脱氢反应速率加快,而乙苯的脱氢反应速率最慢。
在工业生产中,操作参数也直接影响脱氢反应的转化率和选择性,提高温度有利于脱氢反应的进行,即既可加快脱氢反应速率,又可提高转化率,但是温度较高则副反应必然加快,导致选择性下降,同时催化剂表面聚合生焦,使催化剂的失活速度加快。
故脱氢反应有一个较为适宜的温度。
从热力学因素考虑,降低操作压力和减小压力降对脱氢反应是有利的,除少数脱氢反应之外,大部分脱氢反应采用水蒸气来稀释,以达到低压操作的目的。
烃空速选择既要考虑转化率和选择性,又要考虑原料消耗和能源的消耗。
6.3合成氨和尿素(自学)
氨是一种含氮化合物,是化学工业中产量最大的产品之一。
氨的用途很广,除氨本身可用作化肥外,还可以加工成各种氮肥和含氮复合肥料,如氨与二氧化碳合成尿素,与多种无机酸反应制得硫酸胺、硝酸胺、磷酸胺等。
氨还可用来制造硝酸、纯碱、氨基塑料、聚酰氨纤维、丁腈橡胶、磺胺类药物及其他含氮的无机和有机化合物。
在国防和尖端科学部门,
用氨来制造硝化甘油、硝化纤维、三硝基甲苯(TNT)、三硝基苯酚等炸药,及导弹火箭推进剂和氧化剂等。
氨还是常用的冷冻剂之一。
由于氨在农业生产中的特殊地位,故在国民经济中占有重要的地位。
6.4甲醇的合成(自学)
甲醇是十分重要的基本有机化工原料之一,由它可以合成甲醇蛋白、汽油添加剂及甲醇燃料等,具有广泛的用途。
合成甲醇的工艺流程有低压法合成甲醇和三相流化床反应器合成甲醇的工艺流程。
由于低压法技术指标先进,现在世界各国合成甲醇已广泛采用了低压合成法。
6.5乙苯脱氢制苯乙烯
苯乙烯,C8H8,相对分子质量104.14。
苯乙烯是不饱和芳烃,无色液体,沸点145℃,难溶于水,能溶于甲醇、乙醇、四氯化碳及乙醚等溶剂中。
苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体,自身均聚可制得聚苯乙烯树脂,其用途十分广泛,与其他单体共聚可得到多种有价值的共聚物,如与丙烯腈共聚制得色泽光亮的SAN 树脂,与丙烯腈、丁二烯共聚得ABS树脂,与丁二烯共聚可得丁苯橡胶及SBS塑性橡胶等。
此外,苯乙烯还广泛用于制药、涂料、纺织等工业。
苯乙烯化合物于1827年发现,1867年Berthelot发现乙苯通过赤热瓷管时能生成苯乙烯,1930年美国道化学公司首创了乙苯热脱氢法生产苯乙烯过程,1945年实现了苯乙烯工业化生产。
50年来,苯乙烯生产技术不断进步,已趋于完善。
1987年世界苯乙烯生产能力超过1100万t。
由于市场需求旺盛,苯乙烯生产将会高速发展。
6.5.1制取苯乙烯的方法简介
(l)乙苯脱氢法是目前生产苯乙烯的主要方法。
乙苯的来源在工业上主要采用烷基化法,苯和乙烯在催化剂作用下生成,其次从炼油厂的重整油、烃类裂解过程中的裂解汽油及炼焦厂的煤焦油中通过精馏方法分离出来。
此法分两步进行,第一步是苯和乙烯反应,生成乙苯,第二步是乙苯脱氢生成苯乙烯,其反应式为
(2)乙苯共氧化法该法分三步进行,首先是生成乙苯过氧化氢,然后将乙苯过氧化氢与丙烯反应,生成α-甲基苯甲醇和环氧丙烷,最后α-甲基苯甲醇脱水生成苯乙烯。
此法是液相反应,为了减少副反应的生成,反应可分段进行,每段温度递减,如136~106℃,125~155℃两段反应。
原则上每生产1 t苯乙烯,可同时得到0.41 t的环氧丙烷。
该法又称哈尔康法,20世纪70年代开始工业化,现已建成多套大规模的生产装置,其优点是联产环氧丙烷,但其产量受到环氧丙烷销售的影响,同时投资费较大。
(3)甲苯为原料合成苯乙烯第一步采用PbO·MgO/Al2O3催化剂,在水蒸气存在下使甲苯脱氢生成苯乙烯基苯;第二步将苯乙烯基苯与乙烯在WO·K2O/SiO2催化剂作用下生成苯乙烯
另一种方法是甲苯与甲醇直接合成苯乙烯
此法正在研究之中,未进行工业化生产。
(4)乙烯和苯直接合成苯乙烯
采用贵金属催化剂,可在液相,也可在气相中进行反应,副产物有乙苯、乙醛、二氧
化碳等。
此项技术也处于研究之中,有一定的工业前景。
(5)乙苯氧化脱氢
此法的特点是不受乙苯脱氢平衡限制,也不采用水蒸气。
目前处在研究阶段。
6.5.2乙苯催化脱氢的基本原理
1 乙苯催化脱氢的主、副反应
主反应
副反应主要有乙苯的裂解、加氢裂解、水蒸气转化、聚合和缩合而形成焦油等。
乙苯脱氢反应是个可逆吸热反应,在低温时平衡常数很小,平衡转化率也很低,图6-18和图6-19分别是乙苯脱氢反应的平衡常数和平衡转化率与温度的关系图。
从热力学分析可知,平衡常数随反应温度的升高而增大,而平衡产率则随压力的降低而升高。
实验测定,当压力从105Pa降至104Pa时,达到相同平衡转化率所需的反应温度可降低100℃左右。
但是在高温下进行负压操作是不安全的,因此,可采用加入惰性气体的方法
以达到降低原料气分压的作用,其对平衡所产生的效应与降低总压相似。
为此,工业上常采用水蒸气作惰性气体稀释剂是经济的。
2 乙苯脱氢催化剂
前面讲过乙苯脱氢反应是个复杂反应,从热力学上讲,裂解反应比脱氢反应有利,加氢裂解反应也比脱氢反应有利,即使是700℃下,加氢裂解的平衡常数仍然很大。
故乙苯在高温下进行脱氢时,主要产物是苯,而要使主反应进行顺利,必须采用高活性、高选择性的催化剂。
除了活性和选择性外,脱氢反应是在高温、有氢和大量水蒸气存在下进行的,也要求催化剂具有很好的热稳定性和化学稳定性,此外催化剂还能抗结焦和易于再生。
脱氢催化剂的活性组分是氧化铁,助催化剂有钾、钒、铂、钨、铈等氧化物。
如Fe2O3:K2O:Cr2O3=87:10:3组成的催化剂,乙苯的转化率可达60%,选择性为87%。
在有氢和水蒸气存在下,氧化铁体系可能有四价铁、三价铁、二价铁和金属铁之间平衡。
据研究,Fe3O4可能起催化作用。
在氢作用下,高价铁会还原成低价铁,甚至是金属铁。
低价铁会促使烃类的完全分解反应,而水蒸气的存在有阻止低价铁的出现。
助催化剂K2O,能改变催化剂表面酸度,减少裂解反应的发生,并能提高催化剂的抗结焦性能和消炭作用,以及促进催化剂的再生能力,延长再生周期。
助催化剂Cr2O3,是高熔点金属氧化物,可以提高催化剂的耐热性,稳定铁的价态。
但氧化铬对人体及环境有毒害作用,可采用无铬催化剂,如Fe2O3-Mo2O3-CeO-K2O催化剂,以及国产XH-02和335型无铬催化剂等。
6.5.3乙苯脱氢反应条件选择
(1)温度乙苯脱氢反应是可逆吸热反应,温度升高有利于平衡转化率提高,也有利反应速率的提高。
而温度升高也有利乙苯的裂解和加氢裂解,结果是随着温度的升高,乙苯的转化率增加,而苯乙烯的选择性下降。
而温度降低时,副反应虽然减少,有利于苯乙烯选择性的提高,但因反应速率下降,产率也不高。
如采用氧化铁催化剂,500℃下进行乙苯脱氢反应,几乎没有裂解产物,选择性接近100%,而乙苯的转化率只有30%。
故苯乙烯收率随温度变化存在一个最高点,其对应的温度为最适宜温度。
表6-18是乙苯脱氢反应温度对转化率和选择性的影响情况。