石油化工催化材料的發展與策略

羅 勇（新疆華澳能源化工股份有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

石油化工催化材料的發展與策略

羅 勇
（新疆華澳能源化工股份有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著現代科學技術和工業發展的不斷進步，催化技術在21世紀得到了迅猛的發展并對石油化工領域做出了巨大的貢獻。本文主要簡要概述了分子篩、茂金屬及生物催化劑的發展應用，同時對社會上廣泛應用的雜多酸、非晶態合金及固體超強酸等催化材料進行了相關概述。為了更好的滿足石油化工所需，文章最后還對新型催化材料的研究與應用提出了一些建議，希望能對我國化工企業的發展提供幫助。

石油化工；催化材料；發展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.056

催化技術作為我國石化工業的核心，在石油煉制、有機化工原料生產、合成材料的開發使用及精細化學品的合成工藝中都有著極為廣泛的應用，催化劑作為催化技術的材料基礎，起到了十分關鍵的作用。當前，工業催化劑的研究生產已經發展成為一門科學，在有關環境友好化化工技術中也在發揮著不可替代的作用，生物催化及新興催化劑將是我國石油化工企業的未來發展方向，下面展開詳盡的論述。

1　三類重大的催化材料

（1）分子篩。早在20世紀60年代，ReX型分子篩的出現代替了無定形硅鋁成為了新型的催化裂化的催化劑，給汽油工業帶來了大幅度的增產和高處理能力，被人們稱之為一場煉油工業的技術革命；70年代ZSM-5分子篩被研究人員研制出來，給石化產業帶來了大跨度的生產進展，并開發出苯烷基化、二甲苯異構化及潤滑油催化脫蠟等一系列新工藝技術，開啟了現代石油化工企業的新進程；80年代，TS-1型鈦硅分子篩的成功研發給苯二酚等化工廢料的排放帶來了零污染的處理措施，在此基礎上還發現了許多綠色化工研制技術，給我國的可持續發展創造了可能。

關于分子篩的發展現狀，就國外而言，分子篩已經在無機膜、有機模板劑、污水處理及各種新型分子篩的研制中取得了研究進展與成就。我國在同領域內也均展開了研究，在新型分子篩的研制中也取得了突出進展，為我國今后對分子篩更好的深入研究奠定了基礎。分子篩在我國石油煉制的過程中消耗巨大，石化行業一年化學反應所需的各類分子篩的數量從數百噸到上萬噸不止。在如今新時代的科技帶領下，分子篩將在石油化工和環境保護領域發揮更為重要的作用，但是其催化性能和研制成本都需要完善和提高，關于新型分子篩催化劑的研發不容忽視。

（2）茂金屬。茂金屬一般是指由環戊二烯基的過渡金屬絡合物和鋁氧化物等所組成的一種過渡金屬催化劑體系，與傳統的聚烯烴催化劑體系相比較具有更強的催化性能和高活化性，而且在聚合物分子量的分布和催化共聚能力展示中具有更強的優勢，是我國催化劑在工業應用中的一次革命，被稱為新一代的聚合催化劑。

我國茂金屬的開發研制起步較晚，因而發展還處于初級階段。但是過渡金屬的高成本是限制茂金屬在石油化工企業中廣泛應用的重要因素，努力尋求降低過渡金屬的方法與技術是當前亟待解決的問題。

（3）生物催化劑。生物催化劑的明顯優勢在于其反應條件溫和、選擇性高副反應少且研制成本較低，在開發與研究綠色化工技術的生產領域中會產生巨大的經濟效益。在人們的日常生活中，生物催化劑主要表現在藥物合成和精細化學品的研制中，并取得了較大的進展，在國內外的市場份額中均占據有一定比例。在石油化工領域中的應用雖然也有了很大突破但是仍然需要更為先進的科學技術來與之相結合，為我國以后研制新型的石油化工產品做好技術準備。

2　已實現工業大范圍應用的催化材料

（1）雜多酸。雜多酸是一種分子里含有較多雜原子和多原子的含氧多酸，以其在催化過程中所表現出來的強酸化性、氧化性及光電催化能力而得到了社會上的關注。雜多酸的應用范圍極為廣泛，在大部分的酶催化反應和常見的氧化反應中都取得了良好的效果，如烯烴水合反應、羧基化反應、制取丙烯酸等催化反應，已經實現了固體酸催化的工業化發展，下一步需要在石油化工、精細化工等領域進行開發研究。

（2）非晶態合金。非晶態合金是近幾年出現的具有微觀組織結構的新型金屬功能材料，主要優勢在于高活性的催化能力和較為快速的制取工藝，表現在大部分金屬都可以通過快速冷卻的方式形成非晶態合金，且其催化活性的程度可以根據實驗條件的差異來調節，有利于非晶態合金開發更多的優良性能。

（3）固體超強酸。該催化劑的主要優勢在于其酸度高、研制簡單、易保存且可在高溫下使用，在酰化、聚合、脫水等化學反應中表現出了超強的催化活性，即使在常溫狀態下，其催化活性也比一般的催化劑更為穩定，是一種發展前景良好的新型催化材料。

3　關于新興催化材料的研究

（1）納米。納米是一種直徑在1-100nm之間處于宏觀與微觀物質的過渡態的超細微粒子，主要優勢表現在小量子效應、團簇效益、尺寸效應等，這些特性使得納米材料催化劑在力學、光學及磁學等諸多方面能夠開發出更多的新型技術。在化工企業中，超細納米粒子催化劑的催化活性比一般粒子催化劑要高出好幾十倍，在我國的未來發展中將發揮出十分廣泛的作用。

（2）離子液。離子液體是一種由陽離子與復合陰離子所組成的一種綠色高效的復合鹽，對于以可持續發展為主的綠色化工企業而言具有十分重要的現實意義。離子液體的優勢主要表現在安全無毒、性質可調節、經濟效益高等顯著特征上，由于其制備的成本較低且制作簡單，所以很容易在石油化工企業進行大范圍的研制和生產，目前離子液體已經在烯烴二聚、烷基化等諸多催化反應中得到了初步的發展應用。

（3）金屬碳化物及氮化物。金屬碳、氮化物作為催化劑的載體已經在工業企業中得到了初步的應用，與傳統的硫化物催化體系相比，金屬碳、氮化物的催化反應可以直接發生C-S鍵的斷裂，可以使得耗氫量大大降低，從而降低反映成本。

4　總結

關于石油化工催化材料的選擇與發展，在考慮到材料的穩定性、活化性等基礎特性的同時，也要考慮到催化材料在實際工業中的應用效果。21世紀作為高新科技技術突飛猛進的新時代，許多新興催化材料已經得到了社會各界的廣泛關注，具有很好的發展前景，希望有關研究人員能夠在完善已有催化材料的基礎上加大對新興催化材料的研究。

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