1、2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 51 精细化工中的催化加氢技术 精细化工中的催化加氢技术 佟 明（辽宁阜新氟产业开发区管理委员会，辽宁 阜新 123000）摘 要：摘 要：着重针对精细化工中催化加氢技术进行了分析，文中先行概述了催化加氢技术内容，随后就影响加氢技术应用成效的相关因素展开了探讨，最后就该项技术在精细化工中的具体应用展开了深入性的分析工作，旨在借此为相关人员提供参考。关键词：关键词：催化加氢技术；精细化工；催化剂 引 言 引 言 在当今化工技术研发水平不断提升的基础上，石化及制药行业的经营
2、发展中，开始逐步将催化加氢技术融入日常加工生产内。精细化工作为工业行业发展的代表性行业之一，应用催化加氢技术开展精细化工生产工作时，可以完成不饱和化合物以及含氧化合物等产品的生产。传统芳胺类中间体的加工，主要依赖于硫化碱以及铁粉等物质完成还原生产工作，此类生产模式下，不仅存在操作环境恶劣且生产流程长的问题，后续生产成品的质量也不理想，由此可见，利用催化加氢技术完成技术更新十分有必要。鉴于此，本次研究展开具有重要现实意义。1 催化加氢技术概述 1 催化加氢技术概述 1.1 镍系催化剂 镍系催化剂包含二氧化硅和硅藻土两种，通过沉淀的方法，完成硝酸镍的沉淀处理，并需要将其放置于载体之上1。当应用氢催
3、化方式进行反应处理时，需要将催化剂的反应温度控制在 400左右，为避免出现自烧等不良反应，反应时的温度条件应控制在 40050范围内。1.2 铂系催化剂 在进行铂系催化剂的制备之时，要求实验人员在水中放置氯铂酸钠，并同时将过量的硝酸钠添加到水中2。随后，需要做好烘干处理，温度控制在 35左右。反应时，会快速熔融并生成分解反应，从而生成二氧化氮气体，并开始生成褐色沉淀物，当该现象生成后，需要针对整个反应做温度调整处理，确保反应温度控制在 500以上，此时就会在分解反应之后，最终生成二氧化铂加氢催化剂。1.3 活性炭/载体物质 从催化能力的角度进行分析，活性炭/载体物质在该方面的能力极强，因此在进
4、行活性炭反应处理时，对其性能要求就会随之升高，期间活性炭物质以及机械类杂质这两者，不可做混合处理3。此外，在实验反应中，所选用的实验材料主要构成以果核类为主。1.4 钯系催化剂 制备钯系催化剂时，整个制作流程及方案均比较简单，需要先行完成氯化钯的溶解工作，目的在于确保盐酸溶液能够更好地将氯化钯中的物质溶解出来。随后，需要将一定量的活性炭添加到钯系催化剂的制备实验中，以此确保钯能够在实验中充分作用出来4。此外，在侵染程序结束之后，还需要完成活性炭的干燥处理工作，促使其氢气还原效果得以提升，在此过程中需要注意，应针对还原反应做好温度管控工作。上述的钯系催化剂制作过程及程序，可以在转换后应用到大部分
5、的催化剂制作工作中，但需要注意，整个实验过程中，需要全面做好实验材料的活性物质组成的迁移频率管控工作，如此才能更好地提升钯系催化剂的制作成效。2 加氢技术影响因素分析 2 加氢技术影响因素分析 2.1 氢气分析 氢气种类较多，制氢的物质包括电解水、天然气、煤以及重油等，来源的差异，影响了氢气的质量，制造成本也有所差异。例如，在利用煤进行制氢时，需要重点针对工业炉加以改造，用以保障更为稳定的完成造气，最后借助高科技的介入，完成氢气的提纯工作。2.2 催化加氯反应条件 催化加氢中，反应条件中的速度、介质、温度一级压力对于反应的最终成效影响颇大，如在反应期间将 DMF 或是DMSO 等溶剂加入后，还
6、可加入水、水-醇等溶剂5。此外，硝基的还原过程，属于一种强放热过程，可以针对整个精细化工反应加以管控。设备材质选择中，还可以选择碳钢，乃至选择不锈钢用作反应效果更佳，可以充分达成保护不稳定化合物的目的。2.3 抑制脱氯 单纯使用氯化合物完成催化加氢还原反应，难度相对比较高，根源在于加氢期间极易诱发脱氯反应生成，此时可以将抑制剂加入反应中，就此促进防脱氯成效提升。3 加氢技术在精细化工中的运用 3 加氢技术在精细化工中的运用 3.1 制备对氨基酚 精细化工生产中，在进行氨基酚的制备处理时，需要于生产期间在稀硫酸溶液中填入氢气，使其与溶液中的硝基苯产生反应，实现苯氢羟胺制备目标。精细化工生产中，需
7、要DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.04552 佟 明：精细化工中的催化加氢技术 应用到一种物质去控制贵金属内各个硝基物重量比例，就是5%的 Pt/C6。上述生成反应发生时，需要将反应温度及压力把控在 80、11-22MPa 范围内，加入过氧化氢，反应介质选定为 10%的稀硫酸，最终提升氨基酚产品的综合质量。3.2 制备 2，2-二氯氢化偶氮苯 进行 2,2-二氯氢化偶氮苯时，也需要应用到催化剂，其中应用频率最高的催化剂就是 0.8%Pd/C。整个制备流程中，主要溶剂需要选定甲苯。实验反应期间加入适量的助催化剂、表面活性剂，能够有效保持邻硝基氯化苯的活性，活性保持
8、的温度条件和压力条件分别为 55-57、0.6MPa7。另外，在制备此项精细化工产品时，对于操作人员个人的专业能力要求比较高，才能更好地将催化加氢技术应用效果凸显出来，提升化工反应过程的有效性。3.3 制备邻氯苯胺 开展邻氯苯胺的制备工作时，应该将氢加入设备程序中，从而快速生成邻氯苯胺。在此过程中，所应用到的主要催化剂可以选定 0.8%的 Pt/C，且控制好硝基物质：贵金属的比例，本次研究中控制在了 1：（0.0001-0.0005），进行实验中的催化剂选用时，选定了亚磷酸钠作为实验抑制剂。实验溶剂选择时，应用了甲苯，实验的温度控制和氢气压控制时，分别维持在 60-80范围内、0.6-2MPa
9、 范围内8。应用上述制备方案所完成的邻氯苯胺的纯度，已经超出 99%，达到了 99.7%，收率也达到了 90%，此种制备结果与传统的制备结果相对比可以发现，三废的产生量已经明显缩减。另外，制备期间还需要注意，想要实现抑制脱氯的目标，可以在实验中加入一定量的亚磷酸钠，并借此预防因将氢加入导致邻硝基氯苯时产生脱氯的情况。3.4 制备邻苯二胺与环丁烯砜 催化剂加氢技术影响下，邻硝基苯胺能够随之生成邻苯二胺。具体的精细化工生产期间，催化剂可以选用 RANEY，用量控制在邻硝基苯胺实验总质量的 2%即可，实验溶剂可以选用甲醇，且加氢的压力值及温度分别设定为 1.5MPa、70-80之间9。反应条件确认之
10、后，会将收取率把控在 82%左右，并得到纯度达到 99.5%的邻苯二胺化工产品。在制备环丁烯砜时，可以使用二氧化硫去与 1,3-丁二烯之间生成化学反应，而在此制备基础之上，再次应用催化加氢技术，还可获得环丁砜。4 碳碳双键，三键加氢应用实例 4 碳碳双键，三键加氢应用实例 4.1 碳碳双键催化加氢 在精细化工领域之内，碳碳双键催化加氢属于生产期间反应频次极高的一类化学反应之一。该项反应实现条件比较简单，同时还具有高收率的优势，在催化剂的反应投放量方面比较小，从而降低精细化工的生产成本，整个反应流程也更为充分。在具体的碳碳双键加氢化学反应期间，分析可知差异的存在使得最终的收率存在相应差异，常规反
11、应条件下，化学分析的收率可以超出 90%以上，甚至部分分子的理想收率可以达到 99%。本次研究中，将碳碳双键加氢下蒎烯加氢制备蒎焕违精细化工催化加氢技术应用实例展开研究发现，当生产环境为标准大气压时，蒎烯的催化反应开始后，执行催化加氢处理技术，并将整个实验的反应环境的温度调控在 120时，蒎烯的获取率将会得到明显的提升，获取时间也得以缩短，最终的实验反应收率将会超出 98%，可见该项催化加氢技术的应用价值十分显著。4.2 碳碳三键催化加氢 关于碳碳三键加氢技术的研究中，总结出该项技术生产原理，已经成为我国在精细化工生产期间加氢领域的发展趋势的重要方向。当化学反应过程及视角不同的基础上，进行碳碳
12、三键加氢处理时，可以分类整理为 2 种情况，分别是完全加氢和选择性加氢两种，目前我国在该方面的研究中，研究重点主要集中在完全加氢方面。具体的碳碳三键加氢技术操作中，主要催化剂会选定林德拉，此时碳碳三键加氢的空间结构是否发生变化，将会直接对精细化工的实际生产效率变化产生影响，即代表着空间结构的差异化将会直接导致精细化工的反应选择随之产生改变。另外，在碳碳三键加氢研究中，当分子内部基团相互之间不会产生排斥情况时，所获得的反应选择空间将会更大，比较理想的反应结果可以达到95%以上；如果出现排斥情况，实验的反应选择性将会下降至 80%以下。5 催化加氢技术发展趋势分析 5 催化加氢技术发展趋势分析 结
13、合现阶段我国精细化工中的催化加氢技术研究现状来看，后续的技术发展方向应在集中在加氢处理技术、芳烃深度加氢以及加氢裂化这几方面。具体的发展趋势如下：其一，加氢处理技术发展趋势上，可能会集中在直馏馏分油的深度开发方面，并结合市场的具体需求，去完成催化剂载体的量身打造工作。其二，芳烃深度加氢技术发展趋势上，则可能会将重点集中在全新金属组分配方的开发方面，以此促进芳烃活性和饱和性进一步提升，节约精细化工的催化剂生产成本。其三，加氢裂化技术发展趋势上，可能会将重点集中在双功能金属-酸性组分配方的不断深入研究方向，实现中馏分油收率提升的同时，促进柴油产品十六烷值随之提升，降低精细化工生产中的氢气消耗量。6
14、 结 语 6 结 语 综上所述，精细化工生产中，催化加氢技术应用，具有支持连续操作、降低生产污染的优势，可以显著提升精细化工生产质量。但应用催化加氢技术辅助精细化工生产时，所需要利用到的催化剂一般比较昂贵，因此想要在保障质量的同时，降低成本，仍旧需要后续针对精细化工生产中的催化加氢还原工艺加以优化和升级，最终为精细化工生产效益和生产品质同步提升起到促进作用。参考文献 参考文献 佟 明：精细化工中的催化加氢技术 53 1 苏佳娜,郭秀枝,王公应,等.Ru/CN 催化对苯二甲酸二甲酯加氢制备 1,4-环己烷二甲酸二甲酯J.精细化工,2021,38(7):1505-1512.2 王集杰,JITTIM
15、A MEEPRASERT,韩哲,等.TiO2负载的高分散 Cd 团簇催化剂高效催化 CO2加氢制甲醇J.催化学报,2022,43(3):761-770.3 赵建波,袁海丰,谢冰.基于喹啉选择加氢反应的多相金属催化剂研究进展J.化学研究与应用,2022,34(2):225-232.4 王春鹏,王哲,毛善俊,等.多相催化剂活性位点的配位环境及其对催化性能的影响J.催化学报,2022,43(4):928-955.5 刘军辉,宋亚坤,郭旭明,等.铁基催化剂在COx加氢制高附加值烃反应中的应用J.催化学报,2022,43(3):731-754.6 秦王昕,周婉哲,严亲清,等.糠醛液相催化加氢制糠醇金属催
16、化剂的研究进展J.当代化工,2021,50(9):2221-2224.7 王新承,杨靖丰,郑枝源,等.无溶剂条件下 Ru/Mn-Al 催化糠醇加氢制 1,2-戊二醇J.工业催化,2022,30(5):60-72.8 巩笑笑,郜亮,温朗友,等.苯甲酸(酯)催化加氢制苯甲醛的研究进展J.石油学报(石油加工),2021,37(4):932-940.9 朱莉,林翌阳,刘康,等.CuPd 催化剂调节中间反应能垒提高电催化 CO2生成二碳产物的选择性J.催化学报,2021,42(9):1500-1508.（上接第 50 页）_（上接第 50 页）_ 具有重要意义。自 2020 年以来聚烯烃装置陆续增产，抗静电剂以及添加剂的用量爆发性增长，对抗静电剂及添加剂厂家为利好消息，同时疫情原因国外抗静电剂和添加剂的供应量和保障性快速降低，这为国内厂家的快速发展提供宝贵时间，在抗静电剂的应用过程中如何更有效的添加、对后期产品的实际影响、新产品的开发应用将是未来一段时间抗静电剂厂家需要重点拓展的方向。参考文献 参考文献 1 张宝祥,陈艳兆.影响 DFDA-7042 粒料蛇皮拖尾的因素浅析J.化工设计通讯,工艺与
