氫與其他化合物相互作用的反應(yīng)過程，通常是在催化劑存在下進(jìn)行的。加氫反應(yīng)屬還原的范疇。
沿革
1897年，法國人P.薩巴蒂埃首先研究了不飽和有機(jī)化合物在蘭尼鎳存在下 的加氫反應(yīng)。1902年，在德國建成了第一套加氫工業(yè)裝置，把具有不飽和碳碳雙鍵的液態(tài)油脂，在催化劑存在下，經(jīng)過加氫過程生產(chǎn)飽和的固態(tài)脂。1904年，俄羅斯的Β.Н.伊帕季耶夫提出在加壓下進(jìn)行加氫過程。此后，加氫過程的應(yīng)用獲得迅速的發(fā)展。1913年，用哈伯-博施法由氫氣和氮?dú)?/a>合成氨。1923年，先后開發(fā)了用費(fèi)托法由氫和一氧化碳合成液體燃料，和由一氧化碳高壓加氫合成甲醇等方法。1926年，用柏吉斯法由煤加氫液化制取液體燃料。60年代以后，煉油廠廣泛采用加氫精制工藝，以提高油品質(zhì)量。加氫過程已是化學(xué)工業(yè)和石油煉制工業(yè)中最重要的反應(yīng)過程之一。
反應(yīng)類型
加氫過程可分為兩大類：
①氫與一氧化碳或有機(jī)化合物直接加氫，例如一氧化碳加氫合成甲醇： CO+2H 2─→CH3OH ；己二腈加氫制己二胺：NC(CH2)4CN+4H2─→H2N(CH2)6NH2
②氫與有機(jī)化合物反應(yīng)的同時(shí)，伴隨著化學(xué)鍵的斷裂，這類加氫反應(yīng)又稱氫解反應(yīng)，包括加氫脫烷基、加氫裂化、加氫脫硫等。例如烷烴加氫裂化，甲苯加氫脫烷基制苯，1-溴-2-硝基苯加氫還原制苯胺，油品加氫精制中非烴類的氫解：RSH+H2─→RH+硫化氫 非烴類含氮化合物最難氫解；在同類非烴中分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越難氫解。
加氫催化劑
主要有四類：①金屬催化劑，常用的是第八族過渡元素，如 骨架鎳、鎳-硅藻土、鉑-氧化鋁、鈀-氧化鋁等。這類催化劑活性高，幾乎可用于所有官能團(tuán)的加氫。②金屬氧化物催化劑，如氧化銅亞鉻酸銅、氧化銅-氧化鋅、氧化銅-氧化鋅-三氧化二鉻、氧化銅-氧化鋅-氧化鋁等，主要用于醛、、、酸以及一氧化碳等化合物的加氫。③金屬硫化物催化劑，如鎳－硫化物、鈷-鉬硫化物、硫化鎢、二硫化鉬等，通常以γ-氧化鋁為載體，主要用于含硫、含氮化合物的氫解反應(yīng)，部分硫化的氧化鈷三氧化鉬氧化鋁催化劑常用于油品的加氫精制。④絡(luò)合催化劑，如RhCl[P(C6H5)3]3,主要用于均相液相加氫。
過程條件
加氫反應(yīng)是可逆、放熱和分子數(shù)減少的反應(yīng)，根據(jù)呂·查德里原理，低溫、高壓有利 于化學(xué)平衡向加氫反應(yīng)方向移動(dòng)。加氫過程所需的溫度決定于所用催化劑的活性，活性高者溫度可較低。對(duì)于在反應(yīng)溫度條件下平衡常數(shù)較小的加氫反應(yīng)（如由一氧化碳加氫合成甲醇），為了提高平衡轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)過程需要在高壓下進(jìn)行，并且也有利于提高反應(yīng)速度。采用過量的氫，不僅可加快反應(yīng)速度和提高被加氫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，而且有利于導(dǎo)出反應(yīng)熱。過量的氫可循環(huán)使用。
常用的加氫反應(yīng)器有兩類：一類用于高沸點(diǎn)液體或固體（固體需先溶于溶劑或加熱熔融）原料的液相加氫過程，如油脂加氫、重質(zhì)油品的加氫裂解等。液相加氫常在加壓下進(jìn)行，過程可以是間歇式的，也可以是連續(xù)的。間歇液相加氫常采用具有攪拌裝置的壓力釜或鼓泡反應(yīng)器。連續(xù)液相加氫可采用涓流床反應(yīng)器或氣、液、固三相同向連續(xù)流動(dòng)的管式反應(yīng)器。另一類反應(yīng)器用于氣相連續(xù)加氫過程，如苯常壓氣相加氫制環(huán)己、一氧化碳高壓氣相加氫合成甲醇等，反應(yīng)器的類型可以是列管式或塔式。
在高溫、高壓下，氫與鋼材中的碳原子能化合生成甲烷，使鋼材變脆，稱為氫蝕。故高壓加氫的反應(yīng)器，必須采用合金鋼材。氫是易燃、易爆物質(zhì)，加氫過程必須考慮安全措施。
工業(yè)應(yīng)用
加氫過程在石油煉制工業(yè)中，除用于加氫裂化外，還廣泛用于加氫精制，以脫除油品中存 在的含氧、硫、氮等雜質(zhì)，并使烯烴全部飽和、芳烴部分飽和，以提高油品的質(zhì)量。在煤化工中用于煤加氫液化制取液體燃料。在有機(jī)化工中則用于制備各種有機(jī)產(chǎn)品，例如一氧化碳加氫合成甲醇、苯加氫制環(huán)己烷、苯酚加氫制環(huán)己醇、醛加氫制醇、加氫制四氫萘和十氫萘（用作溶劑）、1-溴-2-硝基苯加氫還原制苯胺等。此外，加氫過程還作為化學(xué)工業(yè)的一種精制手段，用于除去有機(jī)原料或產(chǎn)品中所含少量有害而不易分離的雜質(zhì)，例如乙烯精制時(shí)使其中雜質(zhì)乙炔加氫而成乙烯；丙烯精制時(shí)使其中雜質(zhì)丙炔和丙二烯加氫而成丙烯；以及利用一氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)，以除去氫氣中少量的一氧化碳等。缺點(diǎn)是加氫反應(yīng)需要?dú)涞某杀靖撸院茈y大批量生產(chǎn)。
參考資料 >