-
脱氫
鎖定
- 中文名
- 脱氫
- 外文名
- Dehydrogenation
- 類 型
- 化工單元過程
- 領 域
- 化學
脱氫簡介
催化脱氫 - 主要使用催化劑使有機物中碳-氫鏈斷裂,達到脱氫的目的,同時還要維持更容易斷裂的碳-碳鏈,不使其斷裂,因此必須選擇合適的催化劑。
脱氫反應過程
有機化合物的分子中脱除氫原子的反應過程。脱氫時化合物分子中的碳-氫、氧-氫或氮-氫鍵斷裂,氫被解離生成氫分子(H2)。若氫原子同時被氧化而生成水,則稱氧化脱氫。脱氫的結果是增大反應物的不飽和度,使產物具有較高的反應活性,是廣泛應用於有機合成中的重要過程。
脱氫沿革
脱氫反應類型
CH3CH2CH2CH3─→CH2=CH-CH=CH2+2H2
CH3CH2CH=CH2─→CH2=CH-CH=CH2+H2
②氧-氫和氮-氫等鍵的催化脱氫,如醇(直鏈醇、環烷醇)和胺的脱氫:
③有氧化反應參加的脱氫反應(氧化脱氫),例如丁烯轉化成丁二烯:
CH2=CHCH2CH3+1/2O2─→CH2=CH-CH=CH2+H2O
脱氫催化劑
選用適宜的催化劑,是提高脱氫反應速度和選擇性的關鍵。脱氫是加氫的逆過程,原則上加氫催化劑也能作為脱氫催化劑使用。但是,由於脱氫和加氫反應條件不同,在選擇催化劑時,除催化活性外,還應注意以下幾點:①耐熱性好,保證在脱氫高温環境中不被燒結;②化學穩定性好,在較高温度下具有抗氫氣還原和抗水蒸氣侵蝕的能力;③脱氫比加氫易使催化劑表面結焦,應易於進行催化劑再生。常用的催化劑為各種金屬氧化物(如氧化鐵、氧化鉻、氧化鋅、氧化鎂)和各種金屬(如銅、銀、鎳、鉑)等。氧化脱氫催化劑除具有脱氫催化劑的性能外,還應具有催化氧化性能,常用的是混合氧化物催化劑(如鉬、鉍的氧化物,鐵、銻的氧化物等),也可用金屬催化劑。
脱氫反應速率
除催化劑的脱氫活性外,也與反應物的分子結構有關。要使反應得以順利進行,首先反應分子必須較好地吸附在催化劑表面,而脱氫產物和
又能順利地脱附。分子中若含有雙鍵、苯環和羥基等,則在催化劑表面具有較大的吸附能力而產生較強的吸附。分子間隨反應分子的增大而增加,故長鏈的高級烴類的吸附比短鏈的烴類吸附強得多。還必須考慮分子間引力和催化劑表面的結構適應性。若分子大小相近,物理吸附的難易程度次序為:烷烴<烯烴<烷基苯。一般來説,脱氫反應的控制步驟是脱去第一個氫。隨着分子量的增大,飽和烴的脱氫趨勢一般增大,但副反應有時也將增加。
[2]
脱氫過程條件
脱氫是可逆、吸熱、分子數增加的反應,高温和低壓有利於反應的進行。脱氫一般在較高的温度(300~800°C)下才具有一定的反應速度,但相應地裂解副反應速度也會加快。為此,必須採用選擇性良好的催化劑,並用減壓操作以儘量降低反應温度。但低壓操作有漏入空氣引起爆炸的危險,工業上一般是向反應系統通入水蒸氣,以降低反應物的分壓,並能提供反應所需的熱量,消除及減輕催化劑的結焦。採取氧化脱氫,可使生成的氫被氧化成水而除去,促使反應移向脱氫方向,以提高轉化率;同時氧化放出大量的熱,可供給脱氫吸熱的需要。以甲醇為例:甲醇脱氫反應
反應由脱氫吸熱轉變為氧化脱氫放熱,不僅反應轉化率高,而且反應温度可降低,催化劑積炭減少,壽命延長。氧化脱氫的缺點是易引起氧化副反應。