案例展示

催化加氢反应

2021-02-07 14:11:16 2

钯碳催化在精细有机合成中的应用开发是长久以来引人注目的一个研究方向,同时,钯碳催化加氢反应(多相反应)也是有机工作者一直研究的热点内容之一。能源和环境已经成为制约当今社会发展的两大问题,CO2是主要的温室气体,将CO2催化加氢合成低碳醇不仅可以作为一种清洁燃料,还可以有效降低温室气体的排放;既能解决能源问题,又能相应的缓解环境压力。 同时,钯碳催化加氢反应要求有较好的选择性和较温和的反应条件,众所周知,氢气是易燃易爆的气体,在加氢反应的过程中,如果发生氢气泄露,造成的危害是不可估计的;还有就是加氢反应有时也会放出大量的热,如果换热不及时,也会存在爆炸的隐患。所以,在加氢反应进行的过程中,保证安全生产以及对实验过程的有效控制是非常重要的。

微通道反应器可以大幅提高传热传质,强化反应和换热效果,同时,因其可以实现对物料配比、反应温度等工艺条件的精确控制,使得化学反应可以实现精确配比、严格控温、高选择性、高产率、绿色安全的进行,也为解决传统加氢反应过程中出现的诸多问题提供了切实可行的解决途径。微反应器针对反应放热量大,换热不及时,以及加氢反应不可控等问题而造成的危险,提供了完美的解决方法。

一、加氢反应简介

加氢反应是很多基本的化学结构单元进行官能化的基础,加氢反应能单纯增加有机化合物中氢原子的数目,使不饱和的有机物转变为相对饱和的有机物,这在现代化学工业中是重要的领域之一。

1.1 加氢反应类型

加氢反应主要有四大类:

一是金属催化剂,常用的是第八族过度金属,如加氢反应釜骨架镍、镍-硅藻土、铂-氧化铝、钯-氧化铝等,这类催化剂活性高,几乎可以用于所有官能团的加氢;

二是金属氧化物催化剂,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、酸一氧化碳等化合物的加氢;

三是金属硫化物催化剂,如镍-钼硫化物、钴-钼硫化物、硫化钨、硫化钼等,通常以&gamma-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;

四是络合催化剂,如RhCl3,主要用于均相液相加氢。

1.2加氢反应过程

加氢反应主要分为两大类:

①氢气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;己二腈加氢制己二胺。

加氢反应

氢气与有机化合物反应的同时,伴随着化学键的断裂,这类反应又称为氢解反应,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以及油品加氢精制中非烃类的氢解等。


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