《工业催化原理》讲义0725.pptVIP

第五章 石油化工催化过程 主要内容：催化裂化、 催化重整、 催化加氢和脱氢、 烃类选择氧化、 烷基化和歧化反应、 烃类异构化和芳构化、 催化水合和脱水反应、 烯烃的二聚和齐聚、 工业聚烯烃催化反应、 均相催化反应等 工业过程的反应特征和规律。 第一节 催化裂化 一、裂化反应 1、烷烃裂化为烯烃和较小的烷烃； CnH2n+2 CmH2m(烯烃) + CpH2p+2（烷烃） n=m+p 2、烯烃裂化为较小的烯烃； CnH2n CmH2m(烯烃) + CpH2p（烯烃） n=m+p 3、烷基芳烃脱烷基为芳烃和烯烃； ArCnH2n+1 ArH(芳烃) + CnH2n（烯烃） 第一节 催化裂化 4、芳烃侧链的断裂； ArCnH2n+1 ArCmH2m－1(带有烯烃侧链的芳烃) + CpH2p+1（烷烃）n＝m+p 5、环烷烃裂解为烯烃； CnH2n CmH2m(烯烃) + CpH2p（烯烃） n=m+p 6、氢转移； 环烷烃 + 烯烃 芳烃 + 烷烃 7、异构化； 烯烃 异构烯烃 烷烃 异构烷烃 第一节 催化裂化 8、烷基转移； C6H4(CH3)2 + C6H6 C6H5(CH3) + C6H5(CH3) 9、低分子量烯烃的歧化 2H2C=CHCH2CH3 H2C=CHCH3 + H2C=CHCH2CH2CH3 第一节 催化裂化 二、催化裂化反应机理 1、烃与催化剂表面酸中心反应生成活泼碳正离子； 2、活泼碳正离子引发烃的链式反应。 ? 三、催化裂化催化剂 1、无定形催化剂 如SiO2-Al2O3催化剂（早期的催化剂，Al2O3中嵌入Si，表面呈酸性） 2、分子筛催化剂 活性高，选择性好，现普遍采用的催化剂 第一节 催化裂化 四、催化裂化反应工程 流化床催化裂化（FCC）工艺 第一节 催化裂化 四、催化裂化反应工程 提升管反应器 第一节 催化裂化 四、催化裂化反应工程 再生器 第二节 催化重整 一、催化重整反应 1、加氢-脱氢反应； 2、异构化、环化反应； 3、芳构化反应。 ? 二、催化重整催化剂 1、Pt/Al2O3催化剂（20世纪50年代）； 2、Pt-Re/Al2O3、Pt-Sn/Al2O3等催化剂（1968年以来） 第二节 催化重整 ?三、催化重整反应工程 1、三反应器工艺流程： 第二节 催化重整 ?三、催化重整反应工程 2、典型操作条件： 第三节 催化加氢和脱氢 一、反应类型 1、催化加氢 （1）烷烃裂化； （2）苯制环己烷等。 2、催化脱氢和氧化脱氢 （1）丁烯脱氢制丁二烯； （2）C5烯脱氢制异戊二烯； （3）长链烷烃脱氢制长链烯烃； （4）乙苯脱氢制苯乙烯； （5）醇催化脱氢或氧化脱氢制醛、酮； （6）石脑油催化脱氢制芳烃。 第三节 催化加氢和脱氢 二、炔烃加氢 1、催化剂： Pd / α-Al2O3催化剂。 2、加氢机理： （1）Eley-Rideal (ER)模型； 催化剂与一个反应物分子吸附活化后，再与另一个反应物分子反应生成产物，表面反应为控制步骤。 ? （2）Langmuir-Hinshelwood (LH)模型； 催化剂分别与二个反应物分子吸附活化后，再进行反应，生成产物，表面反应为控制步骤。 第三节 催化加氢和脱氢 三、苯加氢（制环己烷） 1、催化剂： （1）Ni/Al2O3催化剂； （2）Ni/SiO2催化剂； （3）Pt/Al2O3催化剂。 2、可能的机理： 苯的大π吸附，逐步加氢，无明显控制步骤。 3、反应过程分析 （1）多级串联的固定床反应器； （2）填充骨架镍的液相反应器 第三节 催化加氢和脱氢 四、乙苯脱氢（制苯乙烯） 1、催化脱氢（Fe系催化剂，高温蒸汽下进行）； 2、氧化脱氢（脱出的H2立即氧化成水，同时向反应供热）； 3、氢氧化脱氢（新的研究，提高转化率和选择性）。 第三节 催化加氢和脱氢 五、丁烯氧化脱氢（制丁二烯） 1、催化剂： 1966年：P-M