6.7 催化氢化(30页).ppt

6.7 催化氢化 定义、分类、特性 非均相催化氢化反应历程 催化氢化的方法 气-固-液非均相催化氢化的催化剂 气-固-液非均相催化氢化的主要影响因素 应用实例 6.7.1 定义、分类、特性 催化加氢（催化氢化） 催化氢解 6.7.2 非均相催化氢化反应历程 6.7.3 催化氢化的方法 气-固相接触催化氢化 气-固-液非均相催化氢化 6.7.3.1 气-固相接触催化氢化 特点 优点：（1）产品纯度高、收率高； （2）不使用溶剂； （3）可在常压、低压下反应； （4）催化剂寿命长，价格低廉； （5）氢气价廉，生产成本低； （6）三废少。 缺点：要求被氢化物容易汽化。 催化剂 Cu/SiO2、Cu/浮石、Cu/Al2O3 工艺 200～300℃ 固定床、流化床 实例 6.7.3.2 气-固-液非均相催化氢化 优点 （1）反应活性高，应用范围广； （2）与化学还原法比，反应的选择性好，副反应少，产品质量好，收率高； （3）催化剂易于分离，避免了环境污染； （4）与气-固相接触催化氢化比，可用于难汽化的被氢化物 （5）使用价廉的氢气作还原剂。 芳香族硝基化合物的催化氢化 腈的还原 芳环的氢化 6.7.4 气-固-液非均相催化氢化的催化剂 催化剂的选择 （1）活性和选择性 （2）几何形状 微球形、颗粒型、挤条形等 催化剂的性能 （1）活性（负荷） （kg/L?h，kg/kg?h） （2）选择性 （3）强度 （4）寿命 （5）稳定性 主要催化剂 （1）镍催化剂 （2）铂催化剂 （3）钯催化剂 6.7.5 气-固-液非均相催化氢化的主要影响因素 催化剂 被氢化物的结构与性能 温度和压力 溶剂 介质的pH值 搅拌和装料系数 6.7.5.1 催化剂 种类 用量 Raney Ni: 10～15% 5%Pd/C: 1～10% PtO2: 1～2% CuCr2O4: 10～20% 6.7.5.2 被氢化物的结构与性能 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、提高催化剂活性等。 分子结构不同，催化氢化的难易程度不同： Ar-NO2＞- -＞-C=C-＞-C=O,R-NO2＞ArH 直链烯烃＞环状烯烃＞萘＞苯＞烷基苯＞芳烷基苯 6.7.5.3 温度和压力 6.7.5.4 溶剂 溶剂的作用 （1）溶解被氢化物； （2）有利于传热； （3）便于催化剂的回收利用； （4）改变反应的选择性。 对溶剂要求 （1）沸点高于反应温度； （2）对产物有较大的溶解度，有利于解析。 溶剂的种类 CH3COOH ＞ CH3OH ＞ H2O ＞ CH3CH2OH ＞ (CH3)2CO ＞ CH3COOC2H5、C2H5OC2H5 ＞Ph-CH3 ＞Ph ＞ ＞石油醚 高压反应使用溶剂：H2O， ， ， 6.7.5.5 介质的pH值 6.7.5.6 搅拌和装料系数 6.7.6 应用实例 顺丁烯二酸酐的催化氢化制1,4-丁二酸酐、γ-丁内酯、1,4-丁二醇和四氢呋喃 苯的催化氢化制环己烷、环己烯和环己基苯 硝基苯的催化氢化制苯胺、对氨基苯酚、对苯二酚和氢化偶氮苯 * * 在催化剂的存在下，有机物与氢气（H2)发生的反应叫做催化氢化。 催化加氢（催化氢化） 催化氢解 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，使不饱和键全部或部分加氢的反应，叫做催化加氢（氢化）。 芳杂环 在催化剂存在下，含有碳杂键的有机物分子与氢气反应，发生碳杂键断裂，分解成两部分氢化产物的反应叫做催化氢解。 H2/Pd/C 50～60℃ H2/Pd/C C2H5OH 优点：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。 缺点：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。 + + + 吸附 吸附 π键打开 反应 解吸 形成活泼氢原子 + 流化床 Cu/SiO2,250～270℃ H2,Ni,异丙醇 8～10MPa,120 ～130℃ H2,Pd/C 7～8atm,40 ～45℃ H2,Raney Ni,乙醇 80～120℃ H2, Ni/Al2O3 120 ～170℃ H2,Pd/C,C2H5OH-H2O 180℃ 催化剂的类型 一般金属系：Ni、Cu、Mo、Cr、Fe、Pb 贵金属系：Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru、Re 还原型纯金属粉： Pt、Pd、Ni等，如骨架镍、骨架铜 化合物型：氢氧化物、氧化物