Термодинамика и катализаторы гидрирования

Реакции гидрирования по физико-химическим закономерностям имеют много общего с реакциями дегидрирования. Они являются системой обратимых превращений.

Все реакции гидрирования экзотермичны. Тепловые эффекты основных реакций гидрирования имеют те же значения, что и реакции дегидрирования, но противоположны по знаку. Ниже даны значения ΔН⁰₂₉₈ для некоторых реакций, кДж/моль:

Н₂

RCH=CH₂ ® RCH₂CH₃ : 113—134

2 Н₂

CH≡CH ® CH₃ CH₃ : 310

: 206

Н₂

RCHO ® RCH₂OH : 67—84

2 Н₂

RCN ® RСH₂NH₂ : 134—159

По способности к гидрированию классы соединений распола­гаются в следующие ряды: алкены > алкины > арены

альдегиды > кетоны > нитрилы > карбоновые кислоты.

Вследствие экзотермичности основных реакций гидрирования очевидно, что с повышением температуры равновесие будет сме­щаться в сторону эндотермических реакций дегидрирования. По­этому процессы гидрирования следует проводить при возможно бо­лее низкой температуре. Однако для достижения приемлемой ско­рости реакций в промышленности процесс ведут при 100–400 °С (в зависимости от активности катализатора и реакционной способ­ности сырья) и давлении от 0,15–0,5 до 30–40 МПа.

Ввиду способности катализаторов одинаково ускорять как прямой, так и обратный синтез реакции гидрирования и дегидри­рования должны катализироваться одними и теми же веществами. Это, главным образом, металлы I и VIII групп (Сu, Ag, Fe, Co, Ni, Pt, Pd), некоторые окислы (MgO, Fe₂O₃, Cr₂O₃, MoO₃, WO₃), сульфиды (MoS₃, WS₃) и многофункциональные катализаторы.