导图社区 加氢和脱氢过程
以下汇总了加氢和脱氢过程，包括加氢反应类型、脱氢反应类型、甲醇的合成、加氢及脱氢反应一般规律、乙苯脱氢制苯乙烯等。
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加氢和脱氢过程
概述
加氢反应类型
不饱和键加氢
烯烃加氢，乙烯反应速度最快
芳烃加氢
苯环加氢、苯环侧链取代基加氢、二者同时加氢
含氧化合物加氢
含氮化合物加氢
氢解
加氢过程有裂解，产生小分子混合物。
脱氢反应类型
催化脱氢
催化氧化脱氢
加氢、脱氢反应一般规律
催化加氢的一般规律
热力学分析
温度——可逆放热，T下降，Kp增大
压力——加氢反应，P增大，Kp增大
氢用量比——A＋H2→B H2增多，优：X变大，有利于移走反应热 ；缺：分离难，循环量大，能耗大
动力学分析
反应温度
不可逆反应：Kp足够大，T上升，r增大
考虑副反应、能耗、材质，选适宜温度
可逆反应：存在最佳反应温度
开始X低，Top较高，随反应进行，X增加，需降低T
压力——一般加氢，P增大，r增大，若反应级数为负则相反
氢用量——H2过量，P增大，r增大
溶剂的影响（液相加氢反应）
反应速率和选择性——溶剂效应
加氢物质结构的影响——与催化剂的吸附能力越强，本体物质空间位阻越小，反应越快
加氢催化剂
金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂
催化脱氢的一般规律
温度——吸热反应，T升高，Kp增大，X增大
压力——脱氢反应，分子数增多，P减小，X增大（工业上高温下减压操作不安全，加稀释剂常用水）
催化剂粒度的影响——催化剂粒度小，反应速率和选择性增加
脱氢催化剂
良好的活性和选择性，以降低反应温度
热稳定性好，可耐高温操作
化学稳定性好，H2存在下不被还原为金属态
结构稳定性好，可耐水热、腐蚀
抗结焦性能和再生性能好
氮加氢制合成氨
正丁烯氧化脱氢制丁二烯
乙苯脱氢制苯乙烯
乙苯脱氢的基本原理
主、副反应
高温、低压（稀释剂有助于脱氢反应的进行）
乙苯脱氢催化剂（x↑，S↑）
氧化铁系催化剂
助催化剂Cr2O3----提高热稳定性
K2O---改变催化剂表面酸度，防止结焦，催化水煤气反应，促进催化剂的自再生能力
小粒径，减少内扩散阻力，可提高选择性
乙苯脱氢反应条件选择
温度
主反应：吸热反应，T↑，Kp↑
副反应：裂解、结焦，T↑，有利于副反应。
压力
为降低乙苯分压，采用添加稀释剂（如水蒸气）
空速
空速小，X↑，S↓；空速大，X↓
催化剂颗粒度
小颗粒催化剂可提高脱氢反应速度和选择性
水蒸气的用量
6~9：1
乙苯脱氢工艺流程和反应器
等温式反应器（间接供热）
绝热式反应器（直接供热）
优：简单、生产能力大、成本低
缺：温差大，进口进口T个，S↓ 出口T↓，Kp↓，影响X。 (高活性催化剂、反应器改进）
反应器改进措施
单段串联式
多段式
多段式径向绝热式反应器
阻力降小、降低压降，使P入↓，X↑
选择性提高
减少水蒸气用量
催化氧化脱氢工艺
实质：H2+1/2O2→H2O+242kJ/mol
优点：降低过热蒸汽消耗. 促使平衡向右移动，提高X
甲醇的合成
合成甲醇的基本原理
低温高压，但实际工业生产：高温高压或低温低压
甲醇合成的工艺比较
高压法（高温-高压）
动力消耗大、设备复杂、差品产品质量差
低压法（低压-低温）
动力消耗低、产品质量好、设备体积放大（普遍采用）
中压法
10mpa左右的甲醇合成，联醇工艺
催化剂
锌铬催化剂、铜基催化剂
甲醇合成的工艺条件
可逆放热反应，存在最适宜温度
因催化剂种类而异
活性→最低进料温度
稳定性→最高出口温度
T↓，P↓；T↑，P↑
低空速：促进副反应，降低甲醇选择性和生产能力
高空速：抑制副反应，提高反应器生产能力和甲醇纯度
原料气组成和配比
氢气过量H2/CO=2.2~3.0
①降低副反应的发生； ②氢气的导热系数大，有利于反应热的导出
适量的CO2(~5%)
CO2制甲醇反应热<CO制甲醇的，减少反应热的放出
惰性气体CH4、Ar
积累Pco、PH2↓，使x↓，故循环气应适量排放
