石油化工催化劑的進(jìn)展研究

徐文峰（中北大學(xué)，山西 朔州 036000）

石油化工催化劑的進(jìn)展研究

徐文峰（中北大學(xué)，山西 朔州 036000）

在石油化工的發(fā)展過程中，催化劑的應(yīng)用有著重要的作用。本研究就對(duì)石油化學(xué)工業(yè)中主要的幾類催化劑進(jìn)行分析，并對(duì)我國(guó)當(dāng)前石油化工催化劑的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討分析。

石油化工催化劑；進(jìn)展

在石油化學(xué)工業(yè)中，92%以上的化工產(chǎn)品都需要采用催化劑，催化劑是促進(jìn)石油化工發(fā)展不可替代的關(guān)鍵技術(shù)。雖然催化劑在過去的幾十年里，對(duì)我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用，但是當(dāng)下也面臨著較多的挑戰(zhàn)。本研究就對(duì)石油化工催化劑的種類進(jìn)行分析，并探討分析其在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 石油化工催化劑的分類

對(duì)催化劑的分類，是按照其在石油化學(xué)工業(yè)中的作用區(qū)別進(jìn)行劃分的。可以分為常用的五大類：聚合型、加氫型、脫氫型、氧化型以及氫甲酰化型。當(dāng)然，還有像水合催化劑、歧化催化劑等一些當(dāng)下不常用的一些石油化工催化劑。氧化型催化劑是石油化學(xué)工業(yè)中經(jīng)常選用的一類催化劑，其又能分為固態(tài)型催化劑以及液態(tài)型催化劑。

2 石油化學(xué)工業(yè)中催化劑的應(yīng)用研究

在當(dāng)前，石油化學(xué)工業(yè)中的催化劑主要是用在甲醇、氨等催化劑的合成方面，有應(yīng)用在基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)、石油煉制以及合成、三大合成材料、基本有機(jī)合成、精細(xì)化工等方面的各種催化劑。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，石油化工催化劑各方面的理論或者工藝技術(shù)都在不斷的進(jìn)步。石油化工產(chǎn)業(yè)在人們對(duì)石油需求量不斷增加中也在不斷的改革，所以要求石油化工催化劑必須推動(dòng)石油的供應(yīng)量。

（一）甲苯類催化劑。當(dāng)前市場(chǎng)需求量不斷增加的二甲苯是由歧化催化劑以及烷基轉(zhuǎn)移催化劑，對(duì)甲苯進(jìn)行轉(zhuǎn)變而來(lái)的，但是傳統(tǒng)工藝技術(shù)中的非選擇性技術(shù)對(duì)二甲苯的高效率生產(chǎn)有所妨礙。所以近年來(lái)大量研發(fā)高選擇性催化技術(shù)，在石油化工中也得到了廣泛的應(yīng)用。

（二）烯烴類催化劑。乙烯、丙烯是石油化工中常用的烯烴類催化劑。經(jīng)過對(duì)烯烴類裂解技術(shù)的研發(fā)，當(dāng)前的裂解工藝正往節(jié)能高效的方向發(fā)展，烯烴類催化劑裂解工藝，主要是將高分子量的烴類，裂解為小分子量的丙烯和乙烯。我們現(xiàn)在采用的是經(jīng)過改進(jìn)的ZSM—5分子篩技術(shù)，能通過將蒸汽中的高級(jí)烴類進(jìn)行裂解的方式，裂解出丙烯和乙烯（如圖1）。這一技術(shù)不僅節(jié)能，還大幅度提高了生產(chǎn)效率。而且我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了不用稀釋劑，直接采用高真空的技術(shù)，將烯烴類裂解為丙烯。

圖1 ZSM—5分子篩技術(shù)工藝圖

（三）環(huán)氧乙烷催化劑。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的技術(shù)，一般都是用Ag作為催化劑，對(duì)乙烯進(jìn)行催化直接得到環(huán)氧乙烷，但是這樣的工藝需要采用大量的乙烯。經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)研發(fā)出具備較高選擇性和活性的Ag催化劑，即是YS—8810催化劑。這一研究成果是我國(guó)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高活性Ag催化劑產(chǎn)生的里程碑。

（四）苯乙烯催化劑。當(dāng)前對(duì)苯乙烯催化劑的生產(chǎn)，不再是對(duì)笨直接脫氫，傳統(tǒng)的苯乙烯催化劑生產(chǎn)其運(yùn)用的主要催化劑是三氧化二鐵，助催化劑有鉻、K20等。但是當(dāng)前已將有毒的鉻成分除去，為了避免K材料的流失，當(dāng)前的工藝中K成分減少了很多。當(dāng)前對(duì)該催化劑的生產(chǎn)研究又有了新的研發(fā)方向，將催化劑的物理性狀進(jìn)行了改變，并對(duì)鐵和K的結(jié)合也有所增加。

3 石油化工催化劑未來(lái)的發(fā)展方向探討

（一）新材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料的研發(fā)方向。在石油化學(xué)工業(yè)中，需要盡快的研發(fā)新的材料對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行替代。因?yàn)槭蛯儆诓豢稍偕Y源，未來(lái)能降低石油逐漸減少的情況，當(dāng)前正在從天然氣等物質(zhì)中研發(fā)能對(duì)石油化工產(chǎn)品進(jìn)行替代的物質(zhì)。其中，催化劑是這項(xiàng)替代工程中的關(guān)鍵技術(shù)，比如煤基轉(zhuǎn)化技術(shù)、烷基轉(zhuǎn)化技術(shù)等都是此研發(fā)方向的典型技術(shù)，這兩種技術(shù)能將石油化工中的物質(zhì)，在其他物質(zhì)中進(jìn)行提取，催化劑在這項(xiàng)技術(shù)中的關(guān)鍵作用就是節(jié)能以及提高研發(fā)效率。

（二）節(jié)能環(huán)保催化劑的研發(fā)方向。為了能減少化學(xué)反應(yīng)過程中的能量消耗，以及加快化學(xué)反應(yīng)，石油化工催化劑發(fā)展方向必然是朝著環(huán)保節(jié)能以及低碳發(fā)展的。在當(dāng)前環(huán)氧丙烷和甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)則是節(jié)能環(huán)保、低碳的代表。其中，環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)，在新研發(fā)的鈦硅分子篩催化劑的作用下，操作簡(jiǎn)便，也不會(huì)對(duì)設(shè)備造成較大影響，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；甲基丙烯酸甲酯在傳統(tǒng)催化劑的催化作用下，會(huì)產(chǎn)生較多的腐蝕性產(chǎn)物，對(duì)這些產(chǎn)物的處理又需要消耗較多的人力、物理以及能量，這是一筆更大的經(jīng)濟(jì)損失。但是在新型的環(huán)保節(jié)能催化劑的作用下，甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)過程中，只會(huì)產(chǎn)生水蒸氣以及較少的的腐蝕性產(chǎn)物，這是節(jié)能環(huán)保和低碳的體現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在石油化學(xué)工業(yè)中，催化劑的地位可謂至關(guān)重要，石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也需要催化劑產(chǎn)業(yè)的不斷改革研發(fā)，雖然是由化工催化劑的發(fā)展前景較好，但是從整體上來(lái)看，需要在環(huán)保節(jié)能方面加大研發(fā)力度，保證催化劑能滿足石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

[1]王麗娟.主要石油化工催化劑的研發(fā)進(jìn)展[J].石油化工, 2015,41(6):719-727.

[2]宗保寧.非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工藝在石油化工技術(shù)中的推廣應(yīng)用[J].催化學(xué)報(bào),2016,29(9):873-877.

姓名：徐文峰（1995年—），性別：男，民族：漢，籍貫：山西省呂梁市，現(xiàn)為中北大學(xué)朔州校區(qū)化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科在讀。