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催化氫化反應(yīng)結(jié)果慢的因素有哪些
催化氫化適用于大規(guī)模和連續(xù)化生產(chǎn)，在工業(yè)上有重要用途。例如，石油裂解氣中的乙炔和丙炔等通過鈀催化部分氫化，可生產(chǎn)高純度的乙烯和丙烯。在油脂工業(yè)中將液態(tài)油氫化為固態(tài)或半固態(tài)的脂肪，生產(chǎn)人造奶油或肥皂工業(yè)用的硬化油。
催化氫化中最常出現(xiàn)的問題就是反應(yīng)慢，甚至反應(yīng)停止，必須過濾出催化劑，濾液補(bǔ)加新催化劑才能繼續(xù)反應(yīng)?？偨Y(jié)經(jīng)驗，催化反應(yīng)慢的原因主要有三個方面：
底部結(jié)構(gòu)
底物結(jié)構(gòu)氫化的難易程度是影響反應(yīng)速度的內(nèi)在因素。底物結(jié)構(gòu)中，氫化難易主要受官能團(tuán)的影響。常見官能力中，酰氯還原為醛和硝基還原為氨基最容易發(fā)生，次之為炔還原為烯、酮還原為醇和腈還原為甲胺等，而苯環(huán)還原為環(huán)己烷和酸還原為醇最難。
相同官能團(tuán)時，底物結(jié)構(gòu)的其它部分也影響反應(yīng)難易。比如酮還原為醇時，酮附近的碳支鏈少的底物更容易還原。在工藝研究時，底物的結(jié)構(gòu)取決于反應(yīng)路線，一般不作為工藝優(yōu)化的重點。
催化劑的活性
不同的催化劑在反應(yīng)中表現(xiàn)出不同的活性。催化氫化中常用的催化劑是鈀碳和雷尼鎳，兩者都有比較好的活性，適用于大多數(shù)底物。醋酸鈀和鉑碳這些在實驗室使用比較多，活性很高。
大宗工業(yè)化中常用的銅鉻等催化劑一般活性比較差，需要更高的反應(yīng)條件。常用且應(yīng)用的價值的催化劑有限，選擇范圍不大，一般也不作為工藝優(yōu)化重點，但也例外。比如舉例所給出的苯乙酮類化合物氫化時，同為10%鈀碳，不同型號之間區(qū)別很大，反應(yīng)速度經(jīng)常差別在2-20倍之間變化。
至于每種鈀碳型號之間的區(qū)別，應(yīng)該和生產(chǎn)鈀碳時的工藝有關(guān)，同含量的不同型號對一部分化合物有較好的催化效果，對一部分效果較差。選擇的依據(jù)除了咨詢供應(yīng)商外，主要是實驗篩選，篩選出適合的催化劑。
反應(yīng)條件
反應(yīng)條件對反應(yīng)速度的影響比較簡單，高溫高壓和高速攪拌可以加快反應(yīng)進(jìn)程。由于設(shè)備和安全性限制，反應(yīng)條件不可能無限提高。
溫度一般不能超過溶劑沸點，合適的范圍在25-80度之間；壓力一般越低越好，保持在1-30atm比較合適；攪拌不宜太快，越慢越平穩(wěn)，一般在150-300轉(zhuǎn)/分鐘比較合適；溶劑多用甲醇、乙醇、四氫呋喃、乙酸、乙酸乙酯和水，主要是保證產(chǎn)物和原料在溶劑中盡可能全溶。
溶劑對反應(yīng)速度的影響次于溫度、壓力和攪拌速度，主要考慮溶劑的可操作性、安全性和回收率；催化劑是催化氫化反應(yīng)中成本控制的重點，要求催化劑便宜且用量小。雷尼鎳因價格便宜，一般用量在10-30%之間，可回收套用；鈀碳因價格貴，一般用量在3-10%之間，必須回收套用，每次套用前可能需要對回收的催化劑進(jìn)行活化，使用時需補(bǔ)加部分新催化劑。