文档介绍：第五章 催化脱氢与氧化脱氢
第一页，共41页。
一、催化脱氢和氧化脱氢反应在基本有机化学工业中的应用
在基本有机化学工业中，催化脱氢和氧化脱氢反应是生产高分子材料单体的基本途径。
工业上应用的催化脱氢和氧化脱氢反应主要有烃类脱312%～13%－Al2O384%～85%－MgO2%～3%
第十六页，共41页。
（2）氧化锌系催化剂
这类催化剂是工业上乙苯脱氧反应最早使用的催化剂，其代表组成为：
ZnO50%－Al2O340%－CuO10%
此类催化剂若长期使用活性会大大下降。后又加入助催化剂，其代表组成为：
ZnO85%-Al2O33%-CaO5%-K2SO42%-K2Cr2O23%-KOH2%，
寿命和周期较以前有了一定的提高。
第十七页，共41页。
（3）氧化铁系催化剂
此类催化剂是目前工业上广泛采用的乙苯脱氧催化剂，其中具有代表性的为病美国的壳牌（Shell）105催化剂，其组成为：
Fe2O387%～90%－Cr2O32%～3%－K2O8%～10%
Shell 105催化剂具有较高的活性和选择性及较长的寿命，乙苯转化率为60%。苯乙烯选择性为87%。
我国工业上乙苯脱氢反应过程普遍使用“335”型、“11＃”、“210＃”催化剂均为氧化铁系催化剂
第十八页，共41页。
三、动力学分析及反应条件
（一）脱氢反应机理及动力学分析
动力学研究表明，烃类在固体催化剂上脱氢反应的控制步骤均为表面反应。但是对其具体的反应机理，目前存在两种见解：单位吸附理论和双位吸附理论。
第十九页，共41页。
1、单位吸附理论
例如反应：
表面反应可分为3步：
吸附物A*发生脱氢反应，生成吸附产物R 和H2。该步为控制步骤
吸附产物从催化剂表面脱附出来
作用物吸附在催化剂表面
第二十页，共41页。
2、双位吸附理论
双位吸附反应机理是其假定脱氢反应的控制步骤为被吸附在活性中心的作用物与相邻的吸附活性中心作用，发生脱氢反应，生成吸附的产物分子和吸附的H2，然后分别从催化剂表面脱附。其步骤如下：
第二十一页，共41页。
（二）催化剂颗粒大小对脱氢反应速度及选择性的影响
从图中可看出，催化剂颗粒愈细，其生成产物的选择性愈高。另外，随催化剂颗粒变细，选择性变化愈来愈小，达一定粒径后，选择性几乎无变化。另外，颗粒愈细，脱氢的反应速度愈快。
第二十二页，共41页。
（三）反应条件
1、反应温度
反应温度高，既有利于脱氢平衡，又可加快脱氢反应速度。
但是，温度过高，活化能较高的裂解副反应速度加快更甚，结果虽转化率增加但使选择性下降。同时由于温度过高，产物聚合生焦的副反应也加速，使催化剂的失活速度加快。
第二十三页，共41页。
2、反应压力
烃类脱氢反应是体积增大的反应，降低压力有利于反应平衡向生成产物的方向进行，为了降低反应压力和减小过程压力降，使其对脱氢反应有利，最好在减压下操作 。
如齐鲁石化公司乙苯脱氢制苯乙烯生产装置即是采用了二段绝热负压反应器，其转化率可达63%，苯乙烯总选择性为96%。
第二十四页，共41页。
3、水蒸气和烃的用量比
从热力学上分析，脱氢反应应控制在高温低压下进行，但高温下减压操作比较困难。为了降低反应物的分压，提高平衡转化率，一般需加入稀释剂。常用的稀释剂是水蒸气。H2O烃比愈大，对反应愈有利，对催化剂除焦愈有利，但相应的能耗加大，操作费用加大，需综合考虑。
第二十五页，共41页。
第三节 乙苯催化脱氢生产苯乙烯
苯乙烯，C8H8，。
苯乙烯是不饱和芳烃，无色液体，沸点145℃，难溶于水，能溶于甲醇、乙醇、四***化碳及***等溶剂中。
苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体，自身均聚可制得聚苯乙烯树脂，其用途十分广泛，与其他单体共聚可得到多种有价值的共聚物，如与丙烯***共聚制得色泽光亮的SAN树脂，与丙烯***、丁二烯共聚得ABS树脂，与丁二烯共聚可得丁苯橡胶及SBS塑性橡胶等。此外，苯乙烯还广泛用于制药、涂料、纺织等工业。
第二十六页，共41页。
☆一、苯乙烯的合成方法简介☆
1、乙苯催化脱氢生产苯乙烯
该方法是以苯和乙烯为原料，通过烃化反应生成乙苯，然后乙苯再催化脱氢生成苯乙烯。
第二十七页，共41页。
2、乙苯氧化脱氢生产苯乙烯
3、哈康法生产苯乙烯（共氧化法）
该法是以乙苯和丙烯为原料联产苯乙烯和环氧丙烷。
过氧化合物
第二十八页，共41页。
4、乙烯和苯直接合成苯乙烯
5、乙苯催化脱氢-氢选择氧化法制苯乙烯
乙苯催化脱氢-氢选择氧化法是近10年来在乙苯催化脱氢基础上发展起来的新工艺。由美国的环球油品公司（UOP）开发，称为Styro-P