
【建】 catalytic dehydrogenation
catalyze
【化】 catalysis
【医】 catalysis; catalyze
【化】 dehydrogenation
催化脱氢作用(Catalytic Dehydrogenation)是指在催化剂存在的条件下,有机化合物分子通过断裂C-H键而脱去氢原子,生成不饱和化合物的化学反应过程。该反应是石油化工领域制备烯烃、芳烃等基础原料的核心技术之一。
从反应机理角度分析,催化剂(如铂、氧化铁或铬基材料)通过降低脱氢反应的活化能,优先吸附反应物分子并促进氢原子的解离。以乙苯脱氢制苯乙烯为例,反应式可表示为: $$ C_6H_5CH_2CH_3 xrightarrow{Fe_2O_3/K_2O} C_6H_5CH=CH_2 + H_2 $$ 此过程需在600-650℃高温及负压条件下进行,催化剂表面酸性位点对反应选择性起关键作用(美国化学会《Industrial & Engineering Chemistry Research》)。
工业应用中,催化脱氢技术主要服务于三大领域:
该技术需严格控制反应副产物生成,最新研究显示分子筛催化剂可将烯烃选择性提升至90%以上(英国皇家化学会《Green Chemistry》)。催化脱氢装置的设计需综合考虑催化剂再生周期、能耗经济性及产物分离效率等工程参数。
催化脱氢作用是指在催化剂存在下,有机化合物分子中脱除氢原子的化学反应过程,属于氧化反应的一种形式。以下是详细解析:
碳-氢键脱氢
如烷烃、烯烃、芳烃等脱氢生成不饱和化合物。例如:
氧/氮-氢键脱氢
如醇类(直链醇、环烷醇)脱氢生成醛或酮,胺类脱氢生成腈。
氧化脱氢
需氧气参与,例如丁烯氧化脱氢生成丁二烯:
$$text{CH}_2=text{CHCH}_2text{CH}_3 + frac{1}{2}text{O}_2 rightarrow text{CH}_2=text{CH}-text{CH}=text{CH}_2 + text{H}_2text{O}$$。
温度与压力
催化剂
常用氧化铁系催化剂,如活性组分为Fe₂O₃-Cr₂O₃-K₂O-CeO,需预还原为FeO或Fe₃O₄。Cr₂O₃提高热稳定性,助催化剂(如MgO、CeO₂)减少副反应。
吸附与分子结构
分子中含双键、苯环或羟基时更易吸附于催化剂表面,长链烃吸附能力更强,需考虑催化剂表面结构与分子间的适应性。
催化脱氢广泛用于生产丁二烯、苯乙烯等化工原料。例如:
生物体内的脱氢酶(如乳酸脱氢酶)虽同为脱氢,但属于酶催化反应,参与能量代谢,与工业催化脱氢的机制及条件差异显著。
如需进一步了解具体工艺参数或催化剂配方,可参考化工专业文献或行业标准。
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