催化氢化ppt
- 1. 催化氢化
- 2. 目录氢化催化剂 2氢化操作注意点4催化加氢31氢化反应影响因素33
- 3. 在催化剂的存在下，有机化合物中一个或几个不饱和的官能团与氢气（H2)发生的反应叫做催化加氢 一、催化加氢
- 4. 加氢催化剂的活性中心对氢分子进行化学吸附，并且解离为氢原子 同时催化剂使不饱和的双键或者三键的π键打开，形成了活泼的吸附化合物 活性氢原子与不饱和化合物结合，形成加氢产物，脱离催化剂催化加氢反应机理
- 5. +++吸附吸附π键打开反应解吸形成活泼氢原子+非均相催化氢化反应历程
- 6. 不饱和键加氢 1.1碳-碳双键加氢 1.2碳-碳三键加氢 催化加氢类型H2, Pd/CaCO3/PbOLindlar催化剂
- 7. 不饱和键加氢 1.3苯环加氢生成环己烷 1.5腈基加氢生成胺 1. 4杂环加氢生成杂环烷烃 催化加氢类型H2, Ni/Al2O3120 ～170℃H2,Raney Ni,乙醇80～120℃
- 8. 含氧基团加氢 2.1 醛加氢生成伯醇 R-CHO→R-CH2OH 2.2 酮加氢生成仲醇 R-C=O→R-CHOH 2.3 硝基/亚硝基加氢生成胺 催化加氢类型H2,Ni,异丙醇8～10MPa,120 ～130℃
- 9. 不对称加氢 利用手性催化剂或者在氢化反应中引入手性试剂，使目标分子的反应周围形成手性中心，加氢反应成手性产物，所得到的产物含不等量的对映体催化加氢类型
- 10. 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：需要高压氢气，使用带压设备，安全措施要求高，催化剂的选择要求严格均相催化氢化（配位催化氢化）：催化剂溶于反应介质 非均相催化氢化：催化剂不溶于反应介质催化氢化反应体系气相氢化：反应物在气态下进行催化氢化（仅适合易气化的反应物） 液相氢化：在液相介质中进行催化氢化，适用范围广催化氢化工艺形式
- 11. 二、氢化催化剂1、要求：转化率高、选择性好、使用寿命长、价廉易得。3、形态 ：金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂和金属络合物催化剂等 。2、种类：Pt 、Pd 、Cu 、Ni、 Co、 Fe等过渡金属元素及其氧化物、硫化物 。
- 12. 4、作用：不改变反应平衡，只改变反应速度，降低反应过程活化能，降低温度压力（设备投资降低）。5、指标：活性、选择性、操作条件、寿命、抗毒性、成本6、影响催化剂性能的主要因素： （1）化学组成：活性组分、助催化剂、载体 （2）结构：比表面、孔结构、晶型、表面性质 （3）制备工艺：共沉淀、浸渍、离子交换、机械混合等
- 13. 6、催化剂种类 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 金属铬化物催化剂骨架铜CAT金属钯CAT
- 14. （1）金属催化剂常用的加氢金属催化剂有Ni、Pd 金属催化剂是把金属分散于载体上，载体为多孔性物质，常用的催化剂载体有氧化铝、活性炭、硅胶和硅藻土等。 优点：活性高，低温下即可进行加氢反应，可应用于几乎所有官能团的加氢反应。 缺点：易中毒。暂时中毒可进行再生，永久中毒无法再生。如 S、As、P、N、Cl等。镍催化剂
- 15. （2）骨架催化剂将具有催化活性的金属和铝或硅制成合金，再用氢氧化钠溶液浸渍合金，将其中的部分铝和硅除去，得到活性金属的骨架，称为骨架催化剂。最常用的骨架催化剂是雷尼镍，合金中镍占40%－50%，可用于各种类型的加氢反应。雷尼镍具有较高的活性和机械强度。其他骨架催化剂有骨架铜、骨架钴等。
- 16. （3）金属氧化物催化剂常用的金属氧化物催化剂有MoO3、Cr2O3、ZnO、CuO、NiO。可以单独使用，也可混合使用，如CuO-CuCr2O4系列催化剂（铜铬催化剂）、ZnO-Cr2O3、CuO-ZnO-Cr2O3等混合催化剂。 此类加氢催化剂的抗毒性好，但其活性比金属催化剂低，要求有较高的反应温度和压力。
- 17. （4）金属硫化物催化剂常用的金属硫化物有MoS2、WS2、Ni2S3、Fe-Mo-S等， 其抗毒能力较强，但活性低所需反应温度较高，一般应用于加氢精制
- 18. 这类催化剂的中心原子，大多是贵重金属，如Ru、Rh、Pd等。 优点：活性高，选择性好，反应条件缓和，一般常用于共轭双键的选择性加氢为单烯烃，该类催化剂属液相均加氢催化剂。 缺点：催化剂可溶于加氢产物中，分离困难，会造成贵金属的损失，所以若采用此类催化剂，其分离与回收是关键问题。（5）金属络合物催化剂
- 19. 结构特点使用范围金属催化剂活性组分Pd、Pt载于载体上价格昂贵，活性高。适用于大部分加氢易中毒（S、As、Cl）.低温可反应骨架催化剂活性组分于Al、Si制成合金，再用氢氧化钠溶解，主要是雷尼镍、雷尼钴活性很高，足够的机械强度可应用于各类加氢金属氧化物催化剂MoO3、CrO3、ZnO、CuO、NiO单独或混合使用活性较低需较高的反应温度，耐热性欠佳金属硫化物催化剂MoS2、WS、NiS2等活性较低需较高的反应温度，用于含硫化合物氢解金属络合物催化剂Ru、Rh、Pd、Ni、Co等活性好，选择性高，反应条件温和催化剂与产物难分离
- 20. 三、氢化反应影响因素 1、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
- 21. 1、烯烃 规律：加氢能力随含碳数增加而减小，直链烯烃加氢速度大于带支链的烯烃，随取代基增加，加氢速度也随时之下降。 烯烃加氢时，其反应速度有如下顺序：对非共轭的二烯烃加氢，无取代基双键首先加氢。共轭双烯烃则先加一分子氢后，双烯烃变成单烯烃，然后再加一分子氢转化为相应的烷烃。芳烃加氢反应速度顺序为：
- 22. 不同烃类，其加氢反应速度也不同。在同一催化剂上，当单独存在时，各类烃尖加氢反应速度顺序大致如下： r烯烃＞ r炔烃 r烯烃＞芳烃烃 r二烯烃＞ r烯烃若混和存在时，反应速度顺序如下： r炔烃＞ r二烯烃＞ r烯烃＞芳烃烃加氢能力： 醛>酮，酯>酸醛、酮、酸、酯 醇、酚 加氢
- 23. 三、氢化反应影响因素 2、反应溶剂： 在催化氢化反应中，溶剂起着重要的作用，它直接影响氢化反应速度，有时也影响反应方向 1、溶剂与底物的溶解度 2、溶剂与氢气的溶解度 3、催化剂与溶剂的分散性 4、溶剂与目标产物的分离效果 5、避免由溶剂引起的催化剂中毒 6、溶剂便于回收、套用常用的溶剂石油醚、环己烷、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、水、甲醇和醋酸 氢化反应中的活性顺序大致为： 石油醚＜环己烷＜甲苯＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜水＜甲醇＜醋酸
- 24. 三、氢化反应影响因素 3、反应温度： 一般随着反应温度升高，反应速度加快。但氢化反应中要作具体分析，反应温度过高，副产物增多，降低催化剂寿命和反应活性 对一些选择性氢化反应会改变反应方向。有的反应放热很剧烈，将温度控制在一定的范围内较难，控制办法有①加大溶剂用量，利用溶剂吸热和散热。一般的情况下不要使用冷却方法，因突然冷却会使反应中断。 ②降低反应压力，以压力调节反应速度，使反应速度放慢，放热反应也就平稳。③减少催化剂的用量，也是控制反应放热剧烈的有效方法。注意：反应温度<溶剂临界温度20～40℃
- 25. 三、氢化反应影响因素 4、反应压力： 反应压力使反应物的体积缩小，增加气、固、液三相接触面积，加快反应速度 通过加压使化学反应向生成产物的方向移动。特别是一些空间位阻较大的氢化反应，只有增加反应压力才能克服位阻的影响 也是降低反应温度、减少副产物生成的重要手段 压力并不是越高越好，压力过高，有时会过度氢化，增加副产物 ，并且产生安全隐患
- 26. 5、反应时间： 氢化反应时间取决于反应物、催化剂活性、催化剂用量、溶剂极性、反应温度、反应压力等因素。在多相氢化反应中更为明显。不同的化合物、不同的溶剂、不同的催化剂所需要的反应时间不同。温度、压力、时间三者之间是相辅相成的，总之要达到平衡 在一般的氢化反应中，判断反应是否结束。当吸氢基本停止再保温、保压1-2小时，这就是该反应所需用的时间三、氢化反应影响因素
- 27. 6、催化剂的选择和用量影响： 催化剂是影响加氢的主要因素，低压氢化时催化剂用量大，有毒物存在时适当加大催化剂量 催化剂的用量一般为被氢化物 10％～20％（雷尼镍） 1％～10％（5%Pd/C) 1％～2％（PtO2) 三、氢化反应影响因素
- 28. 三、氢化反应影响因素 7、搅拌和装料系数： 搅拌的作用： （1）影响催化剂在反应介质中的分布情况、面积和催化效果，特别是非均相氢化 （2）有利于传热，防止局部过热 装料系数：0.35～0.5
- 29. 四、氢化操作注意点整个氢化操作必须严格按照操作规范执行，不得擅自更改或省略任何操作步骤 氢化常用的催化剂有Pd/C和R-Ni(Pd/C常含有50%左右水份，R-Ni（雷尼镍）也常保存在水中），这两种催化剂干燥后均易在空气中自燃，所以反应前后反应后要水封保存，避免接触空气 因为R-Ni（雷尼镍）常保存在水中，若反应体系对水分有要求，常用乙醇洗去水分后再用反应溶剂置换乙醇 投料前要对加氢设备包括各管道、阀门进行加压检漏操作。 按工艺要求充入氮气到一定压力保压一段时间，如果压力下降，可使用肥皂水进行查漏， 在加氢之前需用氮气置换反应体系中的空气，再用氢气置换氮气
- 30. 感谢大家的聆听
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