脱氢编辑

氧化反应的形式

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脱氢（Dehydrogenation）有机化合物在高温及催化剂（氧化铬、氧化铁等）或脱氢剂（硫或硒等）存在下脱去氢的反应。是氧化反应的一种形式。

有机化合物的分子中脱除氢原子的反应过程。脱氢时化合物分子中的碳－氢、氧－氢或氮-氢键断裂,氢被解离生成氢分子（H2）。若氢原子同时被氧化而生成水，则称氧化脱氢。脱氢的结果是增大反应物的不饱和度，使产物具有较高的反应活性，是广泛应用于有机合成中的重要过程。

沿革

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早在1889年就实现了由甲醇脱氢制甲醛的工业生产。20世纪20年代起，先后实现了异丙醇脱氢制丙酮、乙苯脱氢制苯乙烯、丁烷脱氢制丁烯、丁烯脱氢制丁二烯、正丁烯氧化脱氢制丁二烯等的工业生产。

反应类型

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脱氢

脱氢有热脱氢和催化脱氢两种,工业上主要以催化脱氢为主。催化脱氢可分为：①碳－氢键催化脱氢，如烷烃、烯烃、芳烃和环烷烃等的脱氢：

CH3CH2CH2CH3─→CH2=CH-CH=CH2+2H2

CH3CH2CH=CH2─→CH2=CH-CH=CH2+H2

②氧-氢和氮-氢等键的催化脱氢，如醇（直链醇、环烷醇）和胺的脱氢：

③有氧化反应参加的脱氢反应（氧化脱氢），例如丁烯转化成丁二烯：

CH2=CHCH2CH3+1/2O2─→CH2=CH－CH=CH2+H2O

催化剂

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脱氢

选用适宜的催化剂，是提高脱氢反应速度和选择性的关键。脱氢是加氢的逆过程，原则上加氢催化剂也能作为脱氢催化剂使用。但是，由于脱氢和加氢反应条件不同,在选择催化剂时，除催化活性外,还应注意以下几点：①耐热性好，保证在脱氢高温环境中不被烧结；②化学稳定性好，在较高温度下具有抗氢气还原和抗水蒸气侵蚀的能力；③脱氢比加氢易使催化剂表面结焦，应易于进行催化剂再生。常用的催化剂为各种金属氧化物（如氧化铁、氧化铬、氧化锌、氧化镁）和各种金属（如铜、银、镍、铂）等。氧化脱氢催化剂除具有脱氢催化剂的性能外,还应具有催化氧化性能,常用的是混合氧化物催化剂（如钼、铋的氧化物，铁、锑的氧化物等），也可用金属催化剂。

反应速率

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除催化剂的脱氢活性外，也与反应物的分子结构有关。要使反应得以顺利进行，首先反应分子必须较好地吸附在催化剂表面，而脱氢产物和

又能顺利地脱附。分子中若含有双键、苯环和羟基等，则在催化剂表面具有较大的吸附能力而产生较强的吸附。分子间随反应分子的增大而增加，故长链的高级烃类的吸附比短链的烃类吸附强得多。还必须考虑分子间引力和催化剂表面的结构适应性。若分子大小相近，物理吸附的难易程度次序为：烷烃<烯烃<烷基苯。一般来说，脱氢反应的控制步骤是脱去第一个氢。随着分子量的增大，饱和烃的脱氢趋势一般增大，但副反应有时也将增加。

过程条件

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脱氢是可逆、吸热、分子数增加的反应，高温和低压有利于反应的进行。脱氢一般在较高的温度（300～800°C）下才具有一定的反应速度，但相应地裂解副反应速度也会加快。为此，必须采用选择性良好的催化剂，并用减压操作以尽量降低反应温度。但低压操作有漏入空气引起爆炸的危险，工业上一般是向反应系统通入水蒸气，以降低反应物的分压，并能提供反应所需的热量,消除及减轻催化剂的结焦。采取氧化脱氢,可使生成的氢被氧化成水而除去，促使反应移向脱氢方向，以提高转化率；同时氧化放出大量的热，可供给脱氢吸热的需要。以甲醇为例：甲醇脱氢反应

反应由脱氢吸热转变为氧化脱氢放热，不仅反应转化率高，而且反应温度可降低，催化剂积炭减少，寿命延长。氧化脱氢的缺点是易引起氧化副反应。

催化脱氢反应器有固定床反应器，如列管式、圆柱型绝热床单段或多段反应器和径向反应器，以及流化床反应器。反应器的材质要有耐高温和抗氢蚀的能力。