चार प्रकार की हाइड्रोजनीकरण अभिक्रियाओं में, अभिक्रिया दर सबसे कम क्यों होती है – नाइट्रोजन निकालने की अभिक्रिय

यह तो कॉपी किया गया है… फिर भी, नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया से संबंधित जानकारी साझा कर देता हूँ। हाइड्रोजनीकरण द्वारा नाइट्रोजन निष्कासन का उद्देश्य यह है – पहला, कच्चे माल में मौजूद नाइट्रोजन को ऐसे स्तर तक निष्कासित करना, ताकि हाइड्रोजनीकरण उत्प्रेरकों की क्षमताओं का पूरा उपयोग किया जा सके।； द्वितीय, मानकों के अनुरूप उत्पादों का उत्पादन करना (तेलों की स्थिरता आदि उपयोगी गुण, नाइट्रोजन सांद्रता से संबंधित होते हैं)। अल्कलाइन नाइट्राइडों के विघटन हेतु आवश्यक गति-स्थिरांकों में बहुत अंतर नहीं है (एक ऑर्डर ऑफ मैजरमें)। इनमें सबसे अधिक गति क्विनाइन के विघटन हेतु होती है; जबकि अरोमैटिक वलयों की संख्या बढ़ने के साथ गति में कमी आ जाती है। विभिन्न नाइट्राइडों पर स्थानिक बाधाओं का प्रभाव लगभग समान ही होता है। नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया में, नाइट्राइड अणु, नाइट्रोजन परमाणुओं के सहारे उत्प्रेरक की सतह पर चिपकते नहीं हैं; बल्कि वे एरोमैटिक वलयों के π-बंधनों के माध्यम से ही उत्प्रेरक पर चिपकते हैं। C-N बंधनों के हाइड्रोलिसिस से पहले, हाइब्रिड वलयों का हाइड्रोजनीकरण हो जाता है। अतः, नाइट्रोजन निकालने की प्रक्रिया में पहले आरोमैटिक वलयों को हाइड्रोजनीकृत किया जाना चाहिए, उसके बाद ही वलयों को खोलकर नाइट्रोजन निकाला जा सकता ह इसलिए, हाइड्रोजनीकरण द्वारा नाइट्रोजन हटाने में ऊर्जा की आवश्यकता, हाइड्रोजनी नाइट्रोजन युक्त यौगिकों की हाइड्रोजनीकरण क्षमता संबंधी विशेषताएँ इस प्रकार हैं: एकल-चक्रीय नाइट्राइडों की हाइड्रोजनीकरण क्षमता – पाइरिडीन > पाइरोल ≈ एनिलीन > बेंजीन। ； बहु-वलयीय नाइट्राइड: बहु-वलयीय > द्वि-वलयीय > एकल-वलयीय ； हेटरोसाइकल > आरोमैटिक साइकल। नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया की ऊष्मागतिकीय विशेषताएँ इस प्रकार हैं: हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया सामान्य तापमान सीमाओं में होती है; ऐसी स्थितियों में हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया का संतुलन स्थिरांक कम होता है। इसके अलावा, हेटेरोसाइक्लिक यौगिकों के हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया ऊष्मा-उत्सर्जक अभिक्रिया है; इसलिए तापमान में वृद्ध ； लेकिन, इस तापमान सीमा में हेटरोसाइक्लिक नाइट्राइडों के हाइड्रोलिसिस एवं नाइट्रोजन-मुक्ति अभिक्रियाएँ ऊष्मागतिकीय दृष्टि से लाभदायक होती हैं। संक्षेप में, कम अभिक्रिया तापमान पर कार्य करने से संतुलन हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया के पक्ष में होता है; लेकिन ऐसी स्थिति में हाइड्रोलिसिस अभिक्रिया की गति कम हो जाती है, जिससे कुल हाइड्रोजनीकरण-डीनाइट्रोजनीकरण दर भी कम रह जाती है। ； जैसे-जैसे अभिक्रिया का तापमान बढ़ता है, एक ओर नाइट्रोजन-विघटन की दर बढ़ जाती है, जिससे नाइट्रोजन-निष्कासन की दर में वृद्धि होती है। दूसरी ओर, हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया का संतुलनांक कम हो जाता है, जिससे हेटेरोसाइक्लिक पदार्थों की सांद्रता कम हो जाती है; इसके परिणामस्वरूप कुल नाइट्रोजन-निष्कासन दर में कमी आ जाती है। अतः, तापमान बढ़ने पर हाइड्रोजनीकरण-डीनाइट्रिफिकेशन की दर में एक अधिकतम मान आ जाता है। इस स्तर तक, अभिक्रिया गतिकीय नियंत्रण के अधीन होती है; इसके बाद यह ऊष्मागतिकीय नियंत्रण के अधीन आ जाती है। कुछ मामलों में, हेटरोसाइक्लिक नाइट्राइडों एवं उनके हाइड्रोजनीकरण उत्पादों के बीच का ऊष्मागतिकीय संतुलन, कुल हाइड्रोजनीकरण-नाइट्रोजन निष्कासन दर को प्रभावित कर सकता है। पाइरीडीन के उदाहरण के रूप में, जैसे-जैसे अभिक्रिया का तापमान बढ़ता है, पाइरीडीन के हाइड्रोजनीकरण के बाद उत्पन्न होने वाले मध्यवर्ती उत्पादों के हाइड्रोलिसिस होने की दर में वृद्धि होती है। लेकिन जब तापमान एक निश्चित स्तर तक पहुँच जाता है, तो संतुलन सांद्रता में होने वाली कमी का प्रभाव, हाइड्रोलिसिस होने की दर में होने वाली वृद्धि के प्रभाव से अधिक हो जाता है; इस कारण कुल हाइड्रोजनीकरण-डीनाइट्रोजनीकरण अभिक्रिया की दर में कमी आ जाती है। अधिकतम रूपांतरण दर प्राप्त करने हेतु आवश्यक तापमान, संचालन दबाव पर निर्भर है; दबाव जितना अधिक होगा, अधिकतम रूपांतरण दर प्राप्त करने हेतु आवश्यक तापमान भी उतना ही अधिक होगा। यह विशेषता, पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोजनीकरण की विशेषताओं से काफी मिलती-जुलती है। केवल काफी उच्च दबाव की स्थिति में ही, पाइरीडीन एवं ** के बीच के संतुलन संबंधी प्रतिबंधों को नजरअंदाज किया जा सकता है। निम्न तापमान एवं उच्च दबाव, हेटरोसाइक्लिक नाइट्राइडों में नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया में सह अन्य विदेशी परमाणुओं की उपस्थिति से हाइड्रोजनीकरण-नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया पर प्रभाव पड़ता है; क्योंकि नाइट्राइडों का सक्रिय स्थलों पर अधिशोषण संतुलनांक, अन्य विदेशी परमाणुओं की तुलना में कहीं अधिक होता है। अन्य विदेशी परमाणुओं का हाइड्रोजनीकरण-नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। इसके विपरीत, थाइफीन एवं हाइड्रोजन सल्फाइड की उपस्थिति, उच्च तापमान की स्थितियों में C-N बंधनों के हाइड्रोलिसिस अभिक्रिया को बढ़ावा देती है। थियोफेन द्वारा पाइरीडीन में नाइट्रोजन हटने की प्रक्रिया पर पड़ने वाले प्रभाव को उदाहरण के रूप में लें: कम तापमान पर, प्रतिस्पर्धात्मक अवशोषण के कारण पाइरीडीन की हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया मध्यम स्तर पर बाधित हो जाती है ； उच्च तापमान पर, HDS अभिक्रिया के कारण हाइड्रोजन सल्फाइड बनता है; जिससे C-N बंधनों के टूटने की गति बढ़ जाती है। इसके परिणामस्वरूप कुल HDN अभिक्रिया की गति भी बढ़ जाती है। लेकिन नाइट्राइडों के बीच पारस्परिक अवरोधन का प्रभाव काफी अधिक होता है।

तेज़ से धीमे क्रम में, यह प्रक्रिया होनी चाहिए – धातुओं को हटाना, डाइएनोल्स को संतृप्त करना, सल्फर हटाना, ऑक्सीजन हटाना, मोनोएनोल्स को संतृप्त करना, नाइट्रोजन हटाना, एरोमैटिक्स को संतृप्त कर

वास्तव में, यह एक ही वाक्य में कहा जा सकता है – विषम परमाणु वाला नाइट्रोजन आमतौर पर वलयाकार एरोमैटिक यौगिकों आदि के अंदर ही होता है; हाइड्रोजनीकरण एक चरणबद्ध प्रक्रिया है, इसलिए नाइट्राइडों को हटाना कठिन होता है।