石油化工催化劑的進展研究

梁萬杰

摘要：催化劑對石油化工產業發展可以起到提速的作用，因此開發高活性高選擇性高產品收率的催化劑成為石油化工產業發展的核心工作。隨著單顆粒水平上催化劑工作原理的不斷揭示，活性位的不斷發現，新制備方法和表征手段的不斷進步，研發高性能催化劑用于需求產品的生產都將成為可能。在石油化工的發展過程中，催化劑的應用有著重要的作用。本研究首先就石油化學工業中主要的幾類催化劑進行了分析，并對當前石油化工催化劑的發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：石油化工催化劑;進展

引言

石油化學工業中的催化劑主要是用在甲醇、氨等催化劑的合成方面，有應用在基礎無機化學、石油煉制以及合成、三大合成材料、基本有機合成、精細化工等方面的各種催化劑。隨著科學技術和經濟的飛速發展，石油化工催化劑各方面的理論或者工藝技術都在不斷的進步。石油化工產業在人們對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石油的供應量。

1 石油化工催化劑的分類及作用

1.1 石油化工催化劑的分類

對催化劑的分類，是按照其在石油化學工業中的作用區別進行劃分的。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。當然，還有像水合催化劑、歧化催化劑等一些當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工業中經常選用的一類催化劑，其又能分為固態型催化劑以及液態型催化劑。

1.2 石油化工催化劑的作用

在石油煉制過程中，催化裂化是一項較為重要的加工程序，起著深度轉化的作用，能夠有效地提高石油煉制企業的經濟效益。有經過常減壓蒸餾處理以后，能夠得到10%-40%的輕質油品，其中主要包括煤油、汽油和柴油，剩余的部分為殘渣油以及種植餾分油，對于這部分油而言，如不經過二次深加工處理，其僅僅只能被當做重質燃料油及潤滑油原料。此外，隨著近年來內燃機壓縮比的不斷提高，對汽油的辛烷值也提出了更高的要求，這也在一定程度上促進了催化裂化過程的發展。催化裂化是一種能夠將重油、重質餾分油以及油渣等轉化為汽油、柴油、氣體、焦炭以及重質油的生產過程，前提條件是需要有催化劑的存在，并且溫度要在460～530℃這一范圍內，壓力則為0.1～0.3MPa之間，然后經過裂解等化學反應，最后生成上述物質。通常情況下，催化化反應主要是在催化劑的表面完成的，通過分解反應生成柴油、汽油和氣體等分子結構較小的產物，它們離開催化劑后則會進入到產品回收系統當中，而由縮合反應生成的焦炭，將會沉積在催化劑上，在這一過程中其活性會慢慢降低，為確保反應能夠不間斷地行，必須將催化劑表面上的積碳及時燒掉，以此來使其恢復活性，我們一般將這個過程稱之為再生。

2 石油化學工業中催化劑的應用研究

2.1 甲苯類催化劑

當前市場需求量不斷增加的二甲苯是由歧化催化劑以及烷基轉移催化劑，對甲苯進行轉變而來的，但是傳統工藝技術中的非選擇性技術對二甲苯的高效率生產有所妨礙。所以近年來大量研發高選擇性催化技術，在石油化工中也得到了廣泛的應用。

2.2 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。經過對烯烴類裂解技術的研發，當前的裂解工藝正往節能高效的方向發展，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。我們現在采用的是經過改進的ZSM—5分子篩技術，能通過將蒸汽中的高級烴類進行裂解的方式，裂解出丙烯和乙烯。這一技術不僅節能，還大幅度提高了生產效率。而且我國已經研發出了不用稀釋劑，直接采用高真空的技術，將烯烴類裂解為丙烯。

2.3 環氧乙烷催化劑

傳統工藝生產環氧乙烷的技術，一般都是用Ag作為催化劑，對乙烯進行催化直接得到環氧乙烷，但是這樣的工藝需要采用大量的乙烯。經過不斷的研究和發展，當前已經研發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具備自主知識產權高活性Ag催化劑產生的里程碑。

2.4 苯乙烯催化劑

當前對苯乙烯催化劑的生產，不再是對笨直接脫氫，傳統的苯乙烯催化劑生產其運用的主要催化劑是三氧化二鐵，助催化劑有鉻、K20等。但是當前已將有毒的鉻成分除去，為了避免K材料的流失，當前的工藝中K成分減少了很多。當前對該催化劑的生產研究又有了新的研發方向，將催化劑的物理性狀進行了改變，并對鐵和K的結合也有所增加。

3 石油化工催化劑在化工生產中的作用

3.1 在精細化工中的作用

精細化工是精細化學工業的簡稱，指的是化學工業中生產精細化學品的經濟領域，而精細化學品指的是產量小、價格高、純度高的化工產品。隨著現代化工業的不斷發展，精細化學品工業的發展也十分迅速，迄今為止，已經有數百種產品，已經應用到了國民經濟建設以及國防建設等的各個領域，用途也是十分廣泛的。精細生產的一個重要特點便是反應快，而且每一種產品所包含的反應步驟也十分多，產品的結構也較為復雜，但是純度要求卻非常高，而在精細化學品的生產過程中利用催化劑，能夠很好的解決以上問題。

3.2 在有機化工中的作用

有機化工也成為有機合成工業，它是以天然氣、石油以及煤等材料為基礎原料，從而生產出各種有機原料的工業。基本有機化工的直接原料包括一氧化碳、甲烷、氫氣、乙炔、乙烯、苯、甲苯、以及乙苯等等。最早對石油的煉制是通過蒸餾等一些物理方法來實現的，其能夠將較輕的氣態烴以及液態烴從原油中分離出來。而隨著現代科技的不斷發展，逐漸出現了催化裂化、烷基化等新型工業，從而使得輕油餾分的收率有所擴大，而且使得油產品的質量也大大提高，尤其是流化床催化裂化的開發，成為一項偉大的工業革命，而裂化催化劑也已經成為了世界上產量最高、應用最廣的催化劑。基本的有機合成，是以三苯、三烯等基礎的原材料合成一些低分子的有機化合物。而這些反應具有反應速率較慢而且副產品較多的共同特點，而為了更好的實現工業化，就應該成功的開發出高選擇性、高活性的催化劑，從而克服以上的缺點，而基本的化學品的生產過程中均會使用催化劑。

4石油化工催化劑未來的發展方向探討

4.1 新材料代替傳統材料的研發方向

在石油化學工業中，需要盡快的研發新的材料對傳統材料進行替代。因為石油屬于不可再生資源，未來能降低石油逐漸減少的情況，當前正在從天然氣等物質中研發能對石油化工產品進行替代的物質。其中，催化劑是這項替代工程中的關鍵技術，比如煤基轉化技術、烷基轉化技術等都是此研發方向的典型技術，這兩種技術能將石油化工中的物質，在其他物質中進行提取，催化劑在這項技術中的關鍵作用就是節能以及提高研發效率。

4.2 節能環保催化劑的研發方向

為了能減少化學反應過程中的能量消耗，以及加快化學反應，石油化工催化劑發展方向必然是朝著環保節能以及低碳發展的。在當前環氧丙烷和甲基丙烯酸甲酯的生產則是節能環保、低碳的代表。其中，環氧丙烷的生產，在新研發的鈦硅分子篩催化劑的作用下，操作簡便，也不會對設備造成較大影響，不會對環境造成污染;甲基丙烯酸甲酯在傳統催化劑的催化作用下，會產生較多的腐蝕性產物，對這些產物的處理又需要消耗較多的人力、物理以及能量，這是一筆更大的經濟損失。但是在新型的環保節能催化劑的作用下，甲基丙烯酸甲酯生產過程中，只會產生水蒸氣以及較少的的腐蝕性產物，這是節能環保和低碳的體現。

5結語

在石油化學工業中，催化劑的地位可謂至關重要，石油化工產業的發展也需要催化劑產業的不斷改革研發，雖然是由化工催化劑的發展前景較好，但是從整體上來看，需要在環保節能方面加大研發力度，保證催化劑能滿足石油化工產業的發展需求。

參考文獻：

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