催化氢化(精品).ppt

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1、7.2 7.2 催化氢化催化氢化n定义、分类、特性定义、分类、特性n非均相催化氢化反应历程非均相催化氢化反应历程n催化剂催化剂n反应的影响因素反应的影响因素n液相催化氢化液相催化氢化n气固相催化氢化气固相催化氢化7.2.1 7.2.1 定义、分类、特性定义、分类、特性 在在催化剂催化剂的存在下，有机物与氢气（的存在下，有机物与氢气（H H2 2)发生的反应叫做发生的反应叫做催化氢化催化氢化。催化加氢（催化氢化）催化加氢（催化氢化）催化氢解催化氢解n催化加氢（催化氢化）催化加氢（催化氢化）含有不饱和键的有机物分子，在催化剂的含有不饱和键的有机物分子，在催化剂的存在下，与氢分子反应，使存在下，与氢

2、分子反应，使不饱和键全部或部不饱和键全部或部分加氢分加氢的反应，叫做催化加氢（氢化）。的反应，叫做催化加氢（氢化）。芳杂环芳杂环n催化氢解催化氢解 在催化剂存在下，含有在催化剂存在下，含有碳杂键碳杂键的有机物的有机物分子与氢气反应，发生碳杂键断裂，分子与氢气反应，发生碳杂键断裂，分解分解成成两部分氢化产物的反应叫做催化氢解。两部分氢化产物的反应叫做催化氢解。H2/Pd/C50506060H2/Pd/CC2H5OH优点优点：反应易于控制，产品纯度较高，收率：反应易于控制，产品纯度较高，收率较高，三废少，在工业上应用广泛。较高，三废少，在工业上应用广泛。缺点缺点：需要使用带压设备，安全措施要求高，

3、：需要使用带压设备，安全措施要求高，催化剂的选择要求严格。催化剂的选择要求严格。7.2.2 7.2.2 非均相催化氢化反应历程非均相催化氢化反应历程+吸附吸附吸附吸附键打开键打开反应反应解吸解吸形成活泼氢原子形成活泼氢原子+7.2.3 7.2.3 催化剂催化剂n催化剂的催化剂的类型类型一般金属系：一般金属系：Ni、Cu、Mo、Cr、Fe、Pb贵金属系：贵金属系：Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru、Re还原型纯金属粉：还原型纯金属粉：Pt、Pd、Ni等，如等，如骨架镍骨架镍、骨架铜、骨架铜化合物型：氢氧化物、氧化物、硫化物如化合物型：氢氧化物、氧化物、硫化物如PtO2、MoS载体型：如载体型：如

4、Pt/C、Pd/Cn催化剂的催化剂的选择选择 （1 1）活性和选择性）活性和选择性 （2 2）几何形状）几何形状 微球形、颗粒型、挤条形等微球形、颗粒型、挤条形等Pd/Cn催化剂的催化剂的性能性能 （1 1）活性活性（负荷）（负荷）（kg/kg/L L h h，kg/kg/kghkgh）（2 2）选择性选择性 （3 3）强度）强度 （4 4）寿命）寿命 （5 5）稳定性）稳定性n 催化剂的催化剂的制备制备 （1 1）骨架镍）骨架镍 （2 2）Pd/C Pd/C 7.2.4 7.2.4 反应的影响因素反应的影响因素n催化剂催化剂n被氢化物的结构与性能被氢化物的结构与性能n温度和压力温度和压力n溶

5、剂的极性与酸碱度溶剂的极性与酸碱度n搅拌和装料系数搅拌和装料系数7.2.4.1 7.2.4.1 催化剂催化剂n种类种类160,27.6160,27.6MPaH2,CuCr2O4H2,Raney Ni50,10.150,10.1MPaH2,Raney NiH2,NiBH2NCH2CH2NH2Pd/CaCO3/喹啉9.81104Pa3037羟基去氢维生素羟基去氢维生素AVA醋酸酯醋酸酯VA(1)CH3COCl(2)HBr(3)HBr,重排重排n用量用量 Raney Ni:1015%5%Pd/C:110%PtO2:12%CuCr2O4:1020%7.2.4.2 7.2.4.2 被氢化物的结构与性能被

6、氢化物的结构与性能n空间效应越大，越不易靠近催化剂，需要强化空间效应越大，越不易靠近催化剂，需要强化反应条件，如升高温度、增加压力、提高催化反应条件，如升高温度、增加压力、提高催化剂活性等。剂活性等。n分子结构不同，催化氢化的难易程度不同：分子结构不同，催化氢化的难易程度不同：Ar-NO2-C=C-C=O,R-NO2ArH 直链烯烃环状烯烃萘苯烷基苯芳烷基苯直链烯烃环状烯烃萘苯烷基苯芳烷基苯7.2.4.3 7.2.4.3 温度和压力温度和压力9.8104Pa2.9105Pa室温室温室温室温H2,Pd/CaCO3/PbOLindlar催化剂催化剂+25120260H2,Raney Ni9.89.

7、8MPa7.2.4.4 7.2.4.4 溶剂的极性与酸碱度溶剂的极性与酸碱度n溶剂的作用溶剂的作用 （1 1）溶解被氢化物；）溶解被氢化物；（2 2）有利于传热；）有利于传热；（3 3）便于催化剂的回收利用；）便于催化剂的回收利用；（4 4）改变反应的选择性。）改变反应的选择性。7.2.4.4 7.2.4.4 溶剂的极性与酸碱度溶剂的极性与酸碱度n对溶剂要求对溶剂要求 （1 1）沸点高于反应温度；）沸点高于反应温度；（2 2）对产物有较大的溶解度，有利于解析。）对产物有较大的溶解度，有利于解析。n溶剂的种类溶剂的种类 CH3COOH H2O CH3CH2OH CH3COOC2H5 高压反应使用

8、溶剂：高压反应使用溶剂：H2O，n介质的酸碱度介质的酸碱度H2,5%/PdC+表表 溶剂酸碱度对产品收率的影响溶剂酸碱度对产品收率的影响溶剂溶剂0.20MCH3COOH0.014MHCl无无0.008MNaOH产率，产率，607690100H+H29.8104PaH2,Pd/C,溶剂溶剂+反应溶剂反应溶剂 顺式比例，顺式比例，反式比例，反式比例，C2H5OH 53 47C2H5OH/HCl/H2O 93 7C2H5OH/KOH 3550 65507.2.4.5 7.2.4.5 搅拌和装料系数搅拌和装料系数搅拌的作用：搅拌的作用：（1 1）影响催化剂在反应介质中的分布情况、）影响催化剂在反应介质

9、中的分布情况、面积和催化效果；面积和催化效果；（2 2）有利于传热，防止局部过热。）有利于传热，防止局部过热。装料系数：装料系数：0.350.350.50.57.2.5 7.2.5 液相催化氢化液相催化氢化n芳香族硝基化合物的催化氢化芳香族硝基化合物的催化氢化H2,Ni,异丙醇异丙醇810MPa,120 130H2,Pd/C78atm,40 45n腈的还原腈的还原n芳环的氢化芳环的氢化H2,Raney Ni,乙醇乙醇80120H2,Ni/Al2O3120 170H2,Pd/C,C2H5OH-H2O1807.2.6 7.2.6 气固相催化氢化气固相催化氢化n特点特点 优点优点：（1 1）不使用溶剂；不使用溶剂；（2 2）可在常压、低压下反应；）可在常压、低压下反应；（3 3）催化剂价格低廉；）催化剂价格低廉；（4 4）成本低；）成本低；（5 5）三废少。）三废少。缺点：缺点：要求被氢化物容易汽化。要求被氢化物容易汽化。n催化剂催化剂 Cu/SiO2、Cu/浮石、Cu/Al2O3n工艺工艺 200300 固定床、流化床固定床、流化床n实例实例流化床流化床Cu/SiO2,250270