催化加氢
还原—催化加氢反应类型(有机合成课件)
精精细细有有机机合合成技成术技术
烷基还化原反反应应
醛或酮在酸性催化剂存在下，能与一分子醇发生加 成，生成半缩醛（酮）。半缩醛（酮）很不稳定，一般 很难分离出来，它可与另一分子醇继续缩合，脱水形成 缩醛（acetal）或酮。
精精细细有有机机合合成技成术技术
烷基还化原反反应应
醛加氢时生成的醇会与醛缩合成半缩醛及醛缩醇。
此反应的选择性只能达到70%，有大量的副产物饱和醇生成。
精精细细有有机机合合成技成术技术
烷基还化原反反应应
第二节 催化加氢
如果要得到不饱和醇，应选用金属氧化物催化剂，但
是反应时有可能发生氢转移生成饱和醛，因此必须采用较
为缓和的加氢条件。
不饱和双键与羰基同时加氢比较容易实现。可用金属 或金属氧化物催化剂，反应条件可以较为激烈，只要避免 氢解反应即可。
多烯烃的加氢也有类似过程。即每一个双键可吸收一分子氢，直 至饱和。如果选择合适的催化剂和反应条件，就可以对多烯烃进行部 分加氢，保留一部分双键。
精精细细有有机机合合成技成术技术
烷基还化原反反应应
环烯烃与直链烯烃的加氢反应采用相同的催化剂，双 键上有取代基时可减慢加氢反应速度。另外，环烯烃的加 氢有发生开环副反应的可能，因此要得到环状产物则需要 控制反应条件。通常五元环和六元环较稳定。
因此，苯加氢很难形成分步加氢的中间产物，即苯加氢通常只能得 到环己烷。
苯的同系物加氢速度比苯慢，说明含有取代基会对加氢反应产生活 性降低的影响。
精精细细有有机机合合成技成术技术
烷基还化原反反应应
稠环芳烃在加氢时会分步发生反应。如萘加氢时会有多种中间产物。
芳烃加氢时，也有可能发生氢解，产生侧键或芳环断裂。 工业生产中最常用的芳烃加氢是环己烷的生产。生产环己烷的主要工 艺是苯的催化加氢。
第六章 催化加氢全
第六章催化加氢第一节概述一.催化加氢目的石油炼制工业发展目标是提高轻质油收率和产品质量，但世界范围内原油重质化和劣质化趋势及对高品质石油产品要求越来越加剧；而一般的石油加工过程产品收率和质量往往是矛盾的，而催化加氢过程却能几乎同时满足这两个要求。
炼油工业催化加氢广义上是指在催化剂、氢气存在下对石油馏分油或重油（包括渣油）进行加工过程，根据加氢过程原料的裂解程度分为加氢裂化和加氢处理两大类。
加氢裂化是指原料通过加氢反应，使其≥10%分子发生裂化变小的加氢过程。
加氢裂化一般是在较高压力下，烃分子与氢气在催化剂表面主要进行裂解和加氢反应生成较小分子的转化过程；另外还对非烃类分子进行加氢除去O、N、S、金属及其它杂质元素。
加氢裂化按加工原料的不同，可分为馏分油加氢裂化和渣油加氢裂化。
馏分油加氢裂化原料主要有直馏汽油、直馏柴油、减压馏蜡油、焦化蜡油、裂化循环油及脱沥青油等，其目的是生产高质量的轻质产品，如液化气、汽油、喷气式燃料、柴油、航空煤油等清洁燃料和轻石脑油、重石脑油、尾油等优质化工原料。
渣油加氢裂化以常压重油和减压渣油为原料生产轻质燃料油和化工原料。
加氢精制主要用于对油品的精制及下游加工原料的处理，主要是除掉油品及原料中的O、N、S、金属及杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，改善油品的使用性能和原料生产性能；另外还对加氢精制原料进行缓和加氢裂化。
如汽油加氢、煤油加氢、润滑油加氢精制，催化重整原料预加氢处理等。
一般对产品进行加氢改质过程称加氢精制，对原料进行加氢改质过程称加氢处理。
二. 催化加氢在炼油工业中的地位和作用近年来，世界范围内原油明显变重，原油中硫、氮、氧和重金属等杂质逐年上升；成品油市场中轻质燃料需求增加速度远高于重质燃料油，芳烃和乙烯原料的需求增长仅仅依靠原油加工量的增长已不能满足需要；环保意识日益增强，环保法规日趋严格，对生产过程清洁化及产品清洁性的要求越来越迫切。
催化加氢操作流程
1.高压釜充分清洁，用干净的反应溶剂洗涤两次，包括阀门和高压釜气路；
2.加入反应溶剂，底物，催化剂等所有物料，对称合釜；
3.通入氮气至指定压力，再放出，重复三次；
4.试漏，保持指定的压力，静置，三十分钟以上压力不得降低；
5.放空，通入氢气至指定压力，再放出，重复三次；
6.开启搅拌，升温至指定温度，反应计时开始；
7.反应进行时不断吸收氢气，釜内压力降低，补充至指定压力；
8.反应后期压力下降速度变慢，至到完全不下降，继续反应三到五小时；
9.取样测试，反应完成，进入后处理程序；
10.冷却，放空，充入氮气至指定压力，放空，重复三次；
11.利用釜内氮气，反压出反应液，拆釜，取出残余，洗涤釜壁，合并；
12.过滤，妥善处置催化剂滤饼，滤液旋干；
13.纯化或无需纯化，得到产品，产率90%以上。
催化加氢
物状态存在，一般镍卟啉的反应活性比钒卟啉要差一些
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石油加工工程
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二、加氢精制催化剂
1．加氢催化剂的活性组分
加氢精制催化剂的活性组分是加氢精制活性的主要来源,属于非贵金属
的主要有VIB族和VⅢ族中几种金属氧化物和硫化物，其中活性最好的
制、加氢裂化、渣油加氢处理、临氢降凝和润 滑油加氢等
2019/8/14
石油加工工程
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加 氢 精 制 （ Hydro-refining ）
主要用于油品精制，目的是除去油品中的硫、氮、氧等 杂原子及金属杂质，并对部分芳烃或烯烃加氢饱和，改善油 品的使用性能和质量要求，加氢精制的原料有重整原料、汽 油、煤油、柴油、各种中间馏分油、重油及渣油
2 x 10 -6
4.4 x 10-6
4.2 x 10-7
N 8.9 x 10-7
N
H
NH2
+ NH3 + NH3
喹 啉 的 含 氮 杂 环 加 氢 生 成 1,2,3,4- 四 氢 喹 啉 的 反 应 比 苯 环 加 氢 生 成 5,6,7,8-四氢喹啉的反应要快得多，而1,2,3,4-四氢喹啉氢解生成邻丙基苯 胺的反应则比加氢生成十氢喹啉的反应要慢，因此，喹啉的加氢脱氮主 要是通过十氢喹啉进行的。
渣油加氢的特点：
从物性看：①渣油的沸点高，渣油加氢主要以液相反应为主，
如何使氢气溶解在渣油中是关键问题；②渣油的黏度和分子直
径很大，渣油加氢反应中扩散和传质阻力大
从化学组成看：富集了S、N、O和Metal等杂质，胶质和沥青
质高，催化剂容易中毒，积碳失活快
从反应角度看：加氢裂化和加氢精制同时进行，但不遵循正碳
催化加氢工艺流程
催化加氢工艺流程催化加氢工艺在化工生产中被广泛应用，主要用于将有机化合物中的不饱和键加氢，生成饱和化合物。
催化加氢工艺实质是通过催化剂的作用，将氢气与有机化合物反应，将不饱和键加氢，生成饱和的化合物。
催化加氢工艺流程包括催化剂的制备、反应装置的设计、反应条件的选择等步骤。
催化剂的制备是催化加氢工艺的关键步骤之一。
常见的催化剂有金属催化剂和非金属催化剂。
金属催化剂一般采用镍、铂、钯等金属，常见的载体材料有氧化铝、硅胶等。
非金属催化剂一般采用硫化物或硒化物等，常见的载体材料有氧化锌、氧化镁等。
制备催化剂时，需将金属或非金属活性组分与载体材料充分混合，然后通过高温热处理等方法制备得到催化剂。
反应装置的设计是催化加氢工艺中另一个关键步骤。
常见的反应装置有固定床反应器、流化床反应器和搅拌槽反应器等。
固定床反应器是最常见的反应器类型，催化剂固定在反应器内，并通过加热装置使其达到适宜的反应温度。
流化床反应器中，催化剂以流态床的形式存在，通过气体的流动实现催化反应。
搅拌槽反应器则采用机械搅拌器将反应物混合，并通过加热装置维持适宜的反应温度。
反应条件的选择是催化加氢工艺中需要注意的一点。
反应温度是影响反应速率和产品选择性的重要因素，通常在150-300摄氏度之间选择合适的温度。
反应压力也是影响反应速率和产品选择性的重要因素，一般采用高压条件，经济考虑和工艺要求决定。
此外，还需要考虑催化剂的再生问题，由于长期使用会引起催化剂中毒或活性降低，因此需要根据使用情况定期对催化剂进行再生或更换。
催化加氢工艺流程简单概括为以下几步：首先，将原料送入反应器中；其次，将催化剂投入反应器；然后，在适宜的温度和压力条件下，加入氢气；最后，经过一定的反应时间，收集产物，进行分离和净化处理，得到所需的饱和化合物。
在实际生产中，催化加氢工艺流程需要根据具体反应物的性质、反应条件的要求以及生产规模等因素进行优化和调整，以达到良好的反应效果和经济效益。
3.催化加氢
因溶剂对加氢反应速度有影响，对选择性也有
催化加氢用于合成有机产品外，还用于精制过程。
（1）合成有机产品
1．苯制环己烷 2．苯酚制环己醇 3. 丙酮制异丙醇
4．羧酸或酯制高级伯醇
Cr O RCOOH 2H 2 Cu RCH 2OH H 2O Cr O RCOOR 2H 2 Cu RCH 2OH R OH
回收氢
3.2 催化加氢反应的一般规律
一、热力学分析 二、催化剂
反应热效应 化学平衡 温度 压力 氢用量比
金属、骨架催化剂、金属氧化物、 金属硫化物、金属络合物 不饱和键、含氧、 含氮化合物、氢解 机理 动力学方程 温度（速度、选择性） 压力（气相、液相加氢） 溶剂
三、作用物的结构与反应速度
四、动力学及反应条件
5.以CO为原料，进行加氢反应，因催化剂的不同，可生成 不同有机产品。
CO 2H 2 CH 3OH nCO (2n 1)H 2 CnH2 n 2 nH2O
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
合成汽油
6．己二腈合成己二胺 N C(CH2 )4 C N 4H2 骨架镍 H2 N(CH2 )6 NH2
A +H2
B
H2↑ ，优点：X↑ ，有利于移走反应热。 缺点：yB↓, 分离难，循环量大，能耗大
3.2.2催化剂
(1)作用
不改变反应平衡，只改变反应速度，降低反应
过程活化能，降低温度压力（设备投资降低）。
(2)考核指标
活性、选择性、操作条件、寿命、抗毒性、成本
(3)影响催化剂性能的主要因素
1.化学组成 活性组分、助催化剂、载体 2.结构 比表面、孔结构、晶型、表面性质 3.制备工艺 共沉淀、浸渍、离子交换、机械混合等
催化加氢工艺流程
催化加氢工艺流程
《催化加氢工艺流程》
催化加氢工艺是一种常见的化工生产工艺，它通过催化剂的作用将烃类化合物加氢反应，生成含氢化合物。
这种工艺流程在石油加工、化学品生产以及环保领域都有广泛的应用。
在催化加氢工艺流程中，首先是将待加氢的原料送入反应器内。
原料可以是石油、天然气或者其他氢化合物。
接着，在反应器中添加合适的催化剂，催化剂的选择直接影响了反应的效率和产物的选择。
常见的催化剂有铂、钯、镍等。
在反应过程中，原料与催化剂发生反应，氢气与原料中的不饱和化合物发生加氢反应，生成饱和化合物。
这一过程通常在高温高压下进行，以促进反应的进行。
反应器内的温度和压力控制是很关键的，对于不同的反应物和催化剂组合有不同的最佳条件。
在反应结束后，需要对反应产物进行分离和提纯。
通过蒸馏、结晶、萃取等方法，可以得到目标化合物，并将未反应的原料和副产物进行提取和回收利用。
这一过程需要高效的分离设备和技术，以保证产品的纯度和产率。
催化加氢工艺流程在化工生产中有着重要的应用价值，它可以将原料转化为更有价值的产品，同时也可以减少环境污染，提高资源利用率。
随着工艺技术的不断发展和催化剂的研发改良，催化加氢工艺将会在未来有更广泛的应用前景。
催化加氢反应
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。
石油炼制技术之催化加氢介绍课件
01
02
03
04
催化加氢技术的发展趋势
4
催化加氢技术的优化与改进
2019
提高催化剂活性和选择性
01
2020
优化反应条件，降低能耗和成本
02
2021
开发新型催化剂，提高催化效率
03
2022
研究催化加氢技术的新应用领域，拓展应用范围
04
催化加氢技术的环保与节能
03
减少废水排放：催化加氢技术可以减少废水排放，降低对环境的影响。
02
提高能源利用率：催化加氢技术可以提高能源利用率，降低能耗。
01
减少废气排放：催化加氢技术可以降低废气排放，减少环境污染。
04
降低生产成本：催化加氢技术可以提高生产效率，降低生产成本。
催化加氢技术的未来前景
催化加氢技术具有反应条件温和、选择性高、能耗低等优点，是一种绿色环保的工艺技术。
催化加氢技术在石油炼制中主要用于生产高质量的汽油、柴油、航空煤油等燃料，以及润滑油、石蜡等化工产品。
催化加氢技术的应用领域
石油炼制：提高油品质量，降低硫含量
化学工业：合成有机化合物，提高产品纯度
环境保护：处理工业废水，降低污染物排放
降低环境污染：催化加氢技术可以降低油品中的硫、氮、氧等杂质，减少环境污染。
提高炼油厂的竞争力：催化加氢技术可以提高炼油厂的技术水平和产品质量，提高炼油厂的竞争力。
催化加氢技术在化工生产中的应用
01
石油炼制：提高油品质量，降低硫含量
02
化学合成：生产精细化学品，如医药、农药、染料等
03
环境保护：减少污染物排放，提高废气、废水处理效果
催化加氢
催化加氢一、意义1、具有绿色化的化学反应，原子经济性。
催化加氢一般生成产物和水，不会生成其它副产物（副反应除外），具有很好的原子经济性。
绿色化学是当今科研和生产的世界潮流，我国已在重大科研项目研究的立项上向这个方向倾斜。
2、产品收率高、质量好普通的加氢反应副反应很少，因此产品的质量很高。
3、反应条件温和；4、设备通用性二、催化加氢的内容1、加氢催化剂Ni系催化剂z骨架Ni（1） 应用最广泛的一类Ni系加氢催化剂，也称Renay-Ni，顾名思义，即为Renay发明。
具有很多微孔，是以多孔金属形态出现的金属催化剂，该类形态已延伸到骨架铜、骨架钴、骨架铁等催化剂，制备骨架形催化剂的主要目的是增加催化剂的表面积，提高催化剂的反应面，即催化剂活性。
（2） 具体的制备方法：将Ni和Al, Mg, Si, Zn等易溶于碱的金属元素在高温下熔炼成合金，将合金粉碎后，再在一定的条件下，用碱溶至非活性组分，在非活性组分去除后，留下很多孔，成为骨架形的镍系催化剂。
（3） 合金的成分对催化剂的结构和性能有很大的影响，镍、铝合金实际上是几种金属化合物，通常所说的固溶体，主要组分为NiAl3,Ni2Al3, NiAl, NiAl2等，不同的固熔体在碱中的溶解速度有明显差别，一般说，溶解速度快慢是NiAl3＞ Ni2Al3＞NiAl＞ NiAl2，其中后二种几乎不溶，因此，前二种组分的多少直接影响骨架Ni催化剂的活性。
（4） 多组分骨架镍催化剂，就是在熔融阶段，加入不溶于碱的第二组分和第三组分金属元素，如添加Sn, Pb, Mn, Cu, Ag, Mo, Cr, Fe, Co等，这些第二组分元素的加入，一般能增加催化剂的活性，或改善催化剂的选择性和稳定性。
（5） 使用骨加镍催化剂需注意：骨架镍具有很大表面，在催化剂的表面吸符有大量的活化氢，并且Ni本身的活性也很，容易氧化，因此该类催化剂非常容易引起燃烧，一般在使用之前均放在有机溶剂中，如乙醇等。
第四章 催化加氢
这是因为共同存在时，发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中 心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度最快。正是利用这一特性来精制烯烃 与芳烃。 (四)含氧化合物的加氢比较 醛、酮、酸、酯的加氢产物都是醇，但其加氢难易程度不同。一般醛比酮容 易加氢，酯类比酸类容易加氢，醇和酚则氢解为烃和水较因难，需要更高 的反应温度。 (五)有机硫化物的氢解速度比较 各种有机硫化物在钼酸钴催化剂存在下的氢解速度发现硫化物的结构不同， 氢解速度有较显著差别，其顺序为：
(二)骨架催化剂
将具有催化活性的金属和铝或硅制成合金，再用氢氧化钠溶液浸渍合金，除去其中的部 分铝或硅，即得到活性金属的骨架称骨架催化剂。最常用的骨架催化剂有骨架镍， 合金中镍占40～50％，可应用于各种类型的加氢反应。骨架镍活性很高，有足够的 机械强度。骨架镍非常活泼，置于空气中能自燃。其它的骨架催化剂有骨架铜，骨 架钴等。 (三)金属氧化物 主要有MoO3、Cr2O3、ZnO、CuO和NiO等，可以单独使用，也可以是混合氧化物，例 如CuO-CuCr2O4(Adkins催化剂，简称铜铬催化剂)，ZnO- Cr2O3 ，CuO-ZnO- Cr2O3 ， CuO-ZnO-A12O3，Co-Mo-O，Ni-Co-Cr-O，Fe-Mo-O等，铜铬催化剂广泛应用于醛、 酸、酯等化合物的加氢。这类加氢催化剂的活性比金属催化剂差。要求有较高的加 氢反应温度和压力。抗毒性较强，适用于一氧化碳加氢反应。 (四)金属硫化物 金属硫化物主要是MoS2、WS2、Ni2S3、Co-Mo-S、Fe-Mo-S等。含硫化合物有抗毒性， 可用于含硫化合物的氢解，主要用于加氢精制。Ni2S3可用于共轭双键的选择加氢。 (五)金属络合物 这类加氢催化剂的中心原子，多是贵金属，如Ru、Rh、Pd等的络合物。也有Ni、Co、 Fe、Cu等络合物。其特点是活性较高，选择性好，反应条件缓和，可以用于共轭双 键的选择加氢为单烯烃。络合物催化剂是一类液相均相加氢催化剂，能溶于液相， 由于催化剂是溶于加氢产物中，难于分离。而这类催化剂用的又多是贵金属，所以 工业上采用络合物催化剂时催化剂的分离与回收是很关键的问题。
第四章 催化加氢
②.苯加氢反应 T(℃) Kp
（动力学；热力学因素）
C6H6 + 3H2 → C6H12 127 7×107 227 1.86×102
③.一氧化碳加氢反应
（热力学因素起关键作用）
CO + 2H2 → CH3OH
T(℃) Kp 0 6.773×1016 100 12.9 200 1.909×10-2 300 2.4×10-4 400 1.079×10-5
第三章 第一节
催化加氢
催化加氢及其一般性规律
一、概述 催化加氢反应，在基本有机化学工业中非常重要。
⎯→ ①.获得新的有机化合物 有机化合物 ⎯⎯⎯⎯
催化加氢反应
②.精制有机化合物
(一)、催化加氢反应的类型 1.不饱和键的催化加氢，如 2.苯环的催化加氢 转化为脂环化合物。 3.含氧化合物的催化加氢 如，含 O C 氧化合物的催化的加氢，转换为相 应的醇。
1、烃类转化制氢 (1)、甲烷的水蒸气转化法 CH4 + H2O CH4 + 2H2O CO变换反应： CO + H2O
ct 300-400度
Ni 800 度， 2.0MPa
Ni 800 度， 2.0MPa
CO + 3H2 CO2 + 4H2
¾
CO2 + H2
¾
工艺流程：
原料气(经脱硫) + 水蒸气 → 换热 → 转化炉 ①(管式反应炉，800℃，2.0MPa，Ni) → H2、CO、CO2→ 废热锅炉②(产生水蒸气-回收热量)→ 急冷水冷却(降
230-270度，10MPa
Fe
CH3OH
n CO + (2n+1)H 2
160-230 度， 0.5-2.5MPa
催化加氢反应方程式
催化加氢反应方程式1. 引言催化加氢反应是一种常见的化学反应，通过在合适的催化剂存在下，将氢气与有机物或无机物发生反应，从而实现加氢的目的。
这种反应在工业领域中具有广泛的应用，例如石油加工、有机合成等。
本文将介绍催化加氢反应的基本原理、机制以及常见的催化剂和反应方程式。
2. 基本原理催化加氢反应是利用催化剂来降低反应活化能，促进反应进行的过程。
在催化剂存在下，氢气可以与待加氢物质发生吸附和解离，生成中间物种，并最终得到产物。
催化剂通常是金属或金属合金，在表面上提供了活性位点来促进吸附和解离过程。
3. 反应机制催化加氢反应的具体机制取决于待加氢物质的性质和所使用的催化剂。
以下是两种常见的反应机制：3.1 贵金属催化剂下的加氢反应当使用贵金属催化剂时，加氢反应通常遵循以下机制：1.吸附：待加氢物质在催化剂表面吸附；2.解离：氢气在催化剂表面吸附并解离成H原子；3.迁移：H原子从催化剂表面迁移到待加氢物质的吸附位点；4.饱和：H原子与待加氢物质发生反应，形成饱和产物。
3.2 过渡金属催化剂下的加氢反应当使用过渡金属催化剂时，加氢反应通常遵循以下机制：1.吸附：待加氢物质在催化剂表面吸附；2.活化：待加氢物质与催化剂发生相互作用，使其活性增强；3.迁移：活性中间体从催化剂表面迁移到待加氢物质的吸附位点；4.饱和：活性中间体与H原子发生反应，形成饱和产物。
4. 常见的催化剂4.1 贵金属催化剂贵金属如铂、钯、铑等常用于催化加氢反应。
它们在催化加氢反应中具有高的活性和选择性。
4.2 过渡金属催化剂过渡金属如镍、钼、铁等也常用于催化加氢反应。
它们在催化加氢反应中具有较高的活性和选择性，并且相对便宜。
4.3 支撑型催化剂支撑型催化剂是将贵金属或过渡金属负载在一种稳定的载体上，以增加其表面积和稳定性。
常见的载体有活性炭、氧化铝等。
5. 常见的反应方程式以下是几个常见的催化加氢反应方程式：1.烯烃加氢：RCH=CH2 + H2 -> RCH2-CH32.酮类加氢：R1-CO-R2 + H2 -> R1-CH2-R23.羰基化合物加氢：RC=O + H2 -> RCH-OH6. 应用领域催化加氢反应在工业领域中具有广泛的应用，例如：•石油加工：将原油中的不饱和烃加氢，降低其不稳定性和毒性；•化学合成：将有机化合物中的官能团加氢，改变其性质和用途；•环境保护：将废水中的有机污染物加氢，降解为无害的产物。
催化加氢原理
催化加氢原理催化加氢是一种常用的化学反应方法，通过引入催化剂来加速加氢反应的进行。
催化剂通常是一种金属或金属合金，例如铂、钯、镍等。
催化剂提供了一个表面，通过这个表面，反应物能够与催化剂发生相互作用，进而促使反应进行。
催化加氢原理基于活性金属表面上的吸附现象。
催化剂表面具有特殊的物理化学性质，能够吸附氢气和反应物分子。
两者在催化剂表面发生相互作用后，发生化学反应，产生需要的产物。
催化剂表面的金属原子提供了氢气分子进入反应物分子中的位置，促进了加氢反应的进行。
催化剂的选择对催化加氢反应起着重要作用。
选择合适的催化剂可以提高反应的速率和选择性。
不同的催化剂对于不同的加氢反应具有不同的催化活性和选择性。
催化剂的性能受到诸多因素影响，如催化剂的晶体结构、金属负载量、活性金属的物种等。
催化剂的活性金属与反应物之间发生的物理化学作用被称为表面吸附。
表面吸附可分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是一种临时性吸附，以范德华力为主。
化学吸附是一种较为牢固的吸附，涉及化学键的形成和断裂。
在催化加氢反应中，化学吸附是主要的吸附方式。
在催化加氢反应中，一般需要提供适当的反应条件，以促进催化剂的活性。
反应条件可以包括适当的温度、压力和氢气流量。
这些条件是为了保证催化剂表面的吸附位点能够与氢气和反应物分子进行充分的反应。
总之，催化加氢是一种通过引入催化剂来加速加氢反应的方法。
催化剂通过提供特殊的吸附表面，促使反应物与催化剂表面发生物理化学作用，进而实现加氢反应。
催化剂的选择和适当的反应条件对于催化加氢反应具有重要的影响。
催化加氢反应
催化加氢反应引言催化加氢反应是一种重要的化学反应，具有广泛的应用。
它通过催化剂的作用，将有机化合物中的不饱和键还原为饱和键，同时将氢气添加到分子中，从而产生目标化合物。
本文将介绍催化加氢反应的基本原理、常见的催化剂和反应条件，以及一些应用案例。
基本原理催化加氢反应是利用催化剂在适当的反应条件下，将有机化合物中的不饱和键还原为饱和键的化学反应。
这种反应通常需要在高温和高压条件下进行。
催化剂在反应中起到了降低活化能的作用，加速了反应速率。
常见的催化剂包括负载型金属催化剂和均相催化剂。
催化加氢反应的机理可以分为两个步骤：吸附和反应。
在吸附步骤中，有机物和氢气会被吸附到催化剂表面；在反应步骤中，吸附状态的有机物和氢气发生反应生成饱和化合物，并释放出吸附在催化剂表面的产物。
催化剂的选择对反应的选择性和活性具有重要影响。
常见的金属催化剂包括铂、钯、铑等，这些金属催化剂通常以负载的形式存在于载体上。
常见催化剂负载型金属催化剂负载型金属催化剂是指将金属颗粒负载在载体上的催化剂。
载体可以增加催化剂表面积，提高反应效率。
常见的载体材料包括活性炭、氧化铝、硅胶等。
负载型金属催化剂具有良好的热稳定性和机械强度，在催化加氢反应中得到了广泛应用。
均相催化剂均相催化剂是指溶解在反应体系中的催化剂。
均相催化剂通常是有机物溶液中的金属阳离子，如铂酸盐、钯酸盐等。
均相催化剂具有催化活性高、选择性好等优点，但在反应后的分离和催化剂的再生方面存在一定的困难。
反应条件催化加氢反应的反应条件包括温度、压力、反应物浓度和催化剂的选择等因素。
温度温度是催化加氢反应中一个重要的参数。
一般情况下，较高的温度可以提高反应速率，但也会增加副反应的可能性。
因此，选择适当的反应温度对于催化加氢反应的成功进行是十分重要的。
压力催化加氢反应通常需要在高压下进行，以保证氢气能够充分溶解并参与反应。
较高的压力可以促进反应的进行，提高产率和选择性。
反应物浓度有机化合物的浓度对反应速率和选择性也有一定的影响。
6催化加氢
焦化汽油、焦化柴油和催化裂化柴油在加氢精制的操作条件下，其中的烯烃加氢反应是完全的。因此，在油品加氢精制过程中，烯烃加氢反应不是关键的反应。
值得注意的是，烯烃加氢饱和反应是放热效应，且热效应较大。因此对不饱和烃含量高的油品进行加氢时，要注意控制反应温度，避免反应器的超温。
加氢处理是通过加氢精制反应和部分加氢裂化使原料油质量符合下一个工序要求。加氢处理多用于渣油和脱沥青油。
馏分油加氢裂化的原料主要有减压蜡油、焦化蜡油、裂化循环油及脱沥青油等，其目的是生产高质量的轻质油品，如柴油、航空煤油、汽油等。其特点是具有较大的生产灵活性，可根据市场需要，及时调整生产方案。渣油加氢裂化与馏分油加氢裂化有本质的不同，由于渣油中富集了大量硫化物、氯化物、胶质、沥青质大分子及金属化合物，使催化剂的作用大大降低。因此，热裂解反应在渣油加氢裂化过程中有重要作用。一般来说，渣油加氢裂化的产品尚需进行加氢精制。
②)单段循环流程。加工VGO，生产最大量的中馏分油(航煤和柴油)，采用这种流程，柴油、航煤和石脑油的转化率一般接近100%。
③单段一次通过流程。加工VGO生产石脑油和中馏分油，尾油用作催化裂化原料、润滑油原料(基础油)或乙稀装置原料.
虽然工艺流程只有以上3种，由于原料油性质不同，目的产品不同，催化剂的品种很多，而且又有无定形和分子筛型之分，所以在反应器中装填哪一种催化剂又有讲究，各公司都采用自己的专有技术。
加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高（>100％(体)），产品质量好。而且与其他产生废渣的化学精制方法相比还有利于保护环境和改善工人劳动条件。因此无论是加工高硫原油还是加工低硫原油的炼厂，都广泛采用这种方法来改善油品的质量。
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y
B
y
H2
B
KN yH2
yB yA
X
H2↑ ，优点：X↑ ，有利于移走反应热。
缺点：yB↓,
分离难，循环量大，能耗大 .
二、催化剂
1、要求：转化率高、选择性好、使用寿命
长、价廉易得。
2、种类：Pt 、Pd 、Cu 、Ni、 Co、 Fe等
过渡金属元素及其氧化物、硫化物 。
3、形态 ：金属催化剂、骨架催化剂、金属
称为选择性加氢。 1、催化剂不同控制产物的选择性 侧链双键
2、加氢深度控制产物的选择性
侧链上双键和 苯环上双键
如乙炔加氢生产乙烯，要求加氢停留在乙烯生成阶 段，乙烯不再加氢生成乙烷。
.
三、催化加氢反应中氢的来源
水电解制氢； 石油炼厂催化重整装置及脱氢装置副产氢气； 烃类裂解生成乙烯，副产氢气； 焦炉煤气分离得到氢气； 烃类转化制氢气。
由热力学方法推导得到的平衡常数Kp、温度T和热 效应△H0之间的关系为：
ln Kp T
p
Ho RT2
由于加氢反应的放热反应，△H0<0所以：
ln K T
p
p
＜0
T↑ ，K P ↓
即平衡常数K随温度的升高而降低。即：低温有利
于加氢反应。
.
☆加氢反应的三种类型☆
第一类加氢反应
乙炔加氢 一氧化碳甲烷化 有机硫化物的氢解
升温对反 应有利
此类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。反应几乎不可逆。
第二类加氢反应 苯加氢合成环己烷 第二类是加氢反应的平衡常数随温度变化较大
中温时Kp很大，高温时Kp↓↓，热力学占主导地位
反应只能在不太高. 的温度下进行
第三类加氢反应
一氧化碳加氢合成甲醇
第三类是加氢反应在热力学上是不利的，在很 低温度下才具有较大的平衡常数值。
H Tab T c2T d3 T
式中： △HT－－T温度下的反应热，KJ/ mol； T－－温度，K； a、b、c、d－－系数。
.
（二）化学平衡
影响加氢反应化学平衡的因素有温度、压 力、用量比（摩尔比）等。
.
1、温度对化学平衡的影响
当加氢反应温度低于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
氢气中常含有一氧化碳和二氧化碳等杂质，加氢 反应时会使催化剂中毒，可通过催化加氢使其转化 成甲烷加以除去。
N i C O+3H 2
A l2O 3 C H 4+H 2O
260~300℃
甲烷化反应
3.0MPa
N i C O 2+4 H 2
A l2 O 3 C H 4+2 H 2 O
.
二、加氢反应类型
（一）不饱和键的加氢
.
6．己二腈合成己二胺
N C ( C 2 ) 4 C H N 4 H 2 骨 架 H 2 N ( 镍 C 2 ) 6 N H 2 H
7．杂环化合物加氢
9．甲苯加氢制苯
.
（二）催化加氢——精制产品
1、裂解气分离得到乙烯和丙烯，含有少量的乙炔、 丙炔和丙二烯等杂质，可通过适当的催化加氢除去。
氧化物催化剂、金属硫化物催化剂和金属络合 物催化剂等 。
.
4、作用
不改变反应平衡，只改变反应速度，降低 反应过程活化能，降低温度压力（设备投 资降低）。
第四章 催化加氢
Catalytic Hydrogenation
.
了解催化加 氢的工业应
用
知识目标
掌握催化加氢反 应的一般规律
熟悉加氢的催化剂
.
掌握催化加氢 反应的一般规
律
能力目标
能分析影响 甲醇合成反 应的各种因 素
了解甲醇的工 艺流程
.
第一节 概 述
一、催化加氢反应在化学工业中的应用
催化加氢反应－－在催化剂的作用下，分子
氢被活化与某些化合物相加成反应。 催化加氢反应在石油和化学工业中应用较广，通
过催化加氢可获得重要的基本有机化工产品。另 外，也可通过催化加氢对某些有机化工产物进行 精制，机化工产品
1、苯制环己烷。环己烷是生产聚酰胺纤维锦纶 6和锦纶66的原料。由环已烷可生产聚酰胺纤维 单体己内酰胺、己二胺、己二酸等。
.
lnKx n P T P
3、用量比（摩尔比）对加氢反应的影 响
反应物用量比的大小，对加氢反应的平衡转化率有一定的
影响。提高氢的用量，可提高加氢反应平衡转化率，并且
有利于移走反应热，但氢用量越大，产物浓度越低，给产
物的分离增加了困难，且大量氢气循环，增加了冷量和动
力消耗。
A +H2
KN
y
A
低温时Kp较大，但在可用温度区间Kp↓↓ ，热力 学不利，化学平衡成为关键因素。
加氢只在低温有利
.
2、压力对加氢反应的影响
加氢反应均为分子数减小的 反应，一般来说提高压力对 反应有利。
Kx PnKP
加氢反应前后化学计量系数 变化△n<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。
（包括芳香环中的C＝C键）
（二）催化还原加氢
CO+2H2——CH3OH
－NO2基还原成－NH2基
（三）加氢分解
在加氢反应过程同时发生裂解，以获得所需要的物质。如： 甲苯催化氢化可制得苯与甲烷 。
.
◆加氢反应的选择性问题◆
有些被加氢化合物含有两个以上官能团，而只要求在一 个官能团上进行加氢，其他官能团仍旧保留，此类加氢
.
第二节 催化加氢反应的基本原理
一、催化加氢反应的热力学分析
（一）反应热效应
催化加氢反应是一放热反应，但由于被加热的官能 团结构不同，放出的热量也不同 ，如25℃时，不 同反应的热效应△H0（单位为KJ/mol）如下表：
.
★反应热（△HT）的计算★
常压下不同温度时的反应热（△HT）可按下式进行计算：
.
2、裂解汽油的精制
由乙烯生产副产的裂解汽油是生产芳烃的 生要原料之一，但裂解汽油中含有烯烃和 二烯烃及少量的硫、氮等杂质，对裂解汽 油的进一步分离和加工不利，可通过催化 加氢除去。
.
3、精制苯
由焦炉气或煤焦油中分离得到的苯，含有硫化物杂质，可通过催化加氢 除去。
噻吩 吡啶
.
4、精制氢气
2、以苯酚制环己醇
3、以一氧化碳制甲醇
CO 2H2 C3 H OH
.
4、硝基苯催化加氢制苯胺。
5、丙酮加氢可制得异丙醇，丁烯醛加氢可制得丁醇。
6、羧酸或酯催化加氢生产高级伯醇。
RC O 2H 2 O C H u C O r RC 2OH H H 2O RCR O 2H O 2 C u C O r RC 2OH H R OH