什么是脱氢?

[拼音]：tuoqing

[外文]：dehydrogenation

从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。

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。

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+½O2─→CH2＝CH－CH＝CH2+H2O

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，除注意催化活性外，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。

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 *** 作以尽量降低反应温度。但低压 *** 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：

ΔH＝84kJ/mol

氢氧化反应：

ΔH＝-243kJ/mol

甲醇氧化脱氢反应：

ΔH＝-159kJ/mol

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。

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