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  • 加氢

    氢与其他化合物相互作用的反应过程,通常是在催化剂存在下进行的。加氢反应属还原的范畴。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 加氢 英文名: hydrogenation
    定义: 加氢反应是可逆、放热和分子数减少的反应 提出者: P.萨巴蒂埃

    目录

    沿革/加氢 编辑

    加氢反应过程 加氢反应过程

    1897年,法国人P.萨巴蒂埃首先研究了不饱和有机化合物在镍催化剂存在下 的加氢反应。1902年,在德国建成了第一套加氢工业装置,把具有不饱和碳碳双键的液态油脂,在镍催化剂存在下,经过加氢过程生产饱和的固态脂。1904年,俄国的Β.Н.伊帕季耶夫提出在加压下进行加氢过程。此后,加氢过程的应用获得迅速的发展。1913年,用哈伯-博施法由氢气和氮气合成氨。1923年,先后开发了用费托法由氢和一氧化碳合成液体燃料,和由一氧化碳高压加氢合成甲醇等方法。1926年,用柏吉斯法由煤加氢液化制取液体燃料。60年代以后,炼油厂广泛采用加氢精制工艺,以提高油品质量。加氢过程已是化学工业和石油炼制工业中最重要的反应过程之一。

    反应类型/加氢 编辑

    加氢过程可分为两大类:

    加氢反应釜 加氢反应釜

    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+2H 2─→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。

    加氢催化剂/加氢 编辑

    加氢反应釜 加氢反应釜

    主要有四类:①金属催化剂,常用的是第八族过渡元素,如 骨架镍、镍-硅藻土、铂-氧化铝、钯-氧化铝等。这类催化剂活性高,几乎可用于所有官能团的加氢。②金属氧化物催化剂,如氧化铜-亚铬酸铜、氧化铜-氧化锌、氧化铜-氧化锌-氧化铬、氧化铜-氧化锌-氧化铝等,主要用于醛、酮、酯、酸以及一氧化碳等化合物的加氢。③金属硫化物催化剂,如镍-钼硫化物、钴-钼硫化物、硫化钨、硫化钼等,通常以γ-氧化铝为载体,主要用于含硫、含氮化合物的氢解反应,部分硫化的氧化钴-氧化钼-氧化铝催化剂常用于油品的加氢精制。④络合催化剂,如RhCl[P(C6H5)3]3,主要用于均相液相加氢。

    过程条件/加氢 编辑

    加氢反应釜 加氢反应釜

    加氢反应是可逆、放热和分子数减少的反应,根据吕·查德里原理,低温、高压有利 于化学平衡向加氢反应方向移动。加氢过程所需的温度决定于所用催化剂的活性,活性高者温度可较低。对于在反应温度条件下平衡常数较小的加氢反应(如由一氧化碳加氢合成甲醇),为了提高平衡转化率,反应过程需要在高压下进行,并且也有利于提高反应速度。采用过量的氢,不仅可加快反应速度和提高被加氢物质的转化率,而且有利于导出反应热。过量的氢可循环使用。

    常用的加氢反应器有两类:一类用于高沸点液体或固体(固体需先溶于溶剂或加热熔融)原料的液相加氢过程,如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行,过程可以是间歇式的,也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程,如苯常压气相加氢制环己烷、一氧化碳高压气相加氢合成甲醇等,反应器的类型可以是列管式或塔式。

    在高温、高压下,氢与钢材中的碳原子能化合生成甲烷,使钢材变脆,称为氢蚀。故高压加氢的反应器,必须采用合金钢材。氢是易燃、易爆物质,加氢过程必须考虑安全措施。

    工业应用/加氢 编辑

    加氢反应釜 加氢反应釜

    加氢过程在石油炼制工业中,除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存 在的含氧、硫、氮等杂质,并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和,以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品,例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘(用作溶剂)、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外,加氢过程还作为化学工业的一种精制手段,用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质,例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯;丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯;以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应,以除去氢气中少量的一氧化碳等.缺点是加氢反应需要氢的成本高,所以很难大批量生产。

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