稀土在煉油催化劑中的應用

趙檀 郭金濤 孫生波

摘 要：我們在工業的生產和制造過程中，通成使用某一種材料來改變物質化學反應過程的速度和速率，而材料本身不發生化學變化，材料不被消耗，這種材料我們稱之為催化劑。使用催化劑使物質反應速度加快的催化劑我們稱之為正催化劑，使用催化劑使物質反應減慢的催化劑我們稱之為負催化劑。稀土材料中除了少數直接使用稀土外，大多數都以化合物的方式使用。含有稀土化合物的催化劑我們稱之為稀土催化劑。稀土催化劑具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點。

關鍵詞：稀土;催化劑;煉油

引言：

催化效果之所以會發生裂化其主要原因在于：稀土離子能夠完全替代沸石晶格中的某些重要成分，從而導致離子之間交換過程中產生大量能量，致使沸石發生催化裂化的現象，當然這也是其他煉油催化劑發生作用的原理所在。離子發生交換現象以后，稀土離得質量持續增加，能占據沸石質量的百分之十以上。一般情況下用于催化裂化的物質主要是是一些氧化物質，最具代表性的為：鈰、鑭、釹和鐠等等，他們在催化效果方面具有普遍的特性。

稀土能夠將沸石的活性逐步提升，使其在再生器蒸汽焙燒環境中能夠保持基本品格不變化的同時實現脫鋁的效果。通過脫鋁反應，稀土交換過程中的催化劑酸性中心濃度也會不斷的提升，從而使得催化劑的活性變得更為活躍。

稀土交換能夠對渣油催化裂化過程產生重要的影響，這主要是由于在渣油催化裂化過程中對催化劑所發生反應的環境要求十分刻薄，對催化劑水熱穩定性這一特點的要求極其高。催化劑活性不斷提升結果就是改變了其進行裂化的次數，在其裂化反應的過程中能夠產生大量的高價值液體分離，而氫轉移反應過程中則能夠將汽油的化學分子發生差異性變化，從而出現新的化學物質。

一、石油裂化催化劑

我們生產生活中大量使用的燃料油分為輕質燃料油和重質燃料油，通過原油蒸餾（一次加工），我們得到的只有輕質燃料油，剩下的重質餾分和渣油只能作潤滑油基礎油原料和重質燃料油。重質燃料油再通過催化裂化、催化重整、催化加氫、焦化、減黏裂化、烷基化（二次加工）等等一系列方式得到輕質燃料油。而稀土催化劑具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，在加工重質燃料油的工程中，使得催化裂化、催化重整、催化加氫等過程發生急劇的變化。

稀土種類多，添加稀土的催化劑在催化過程中就有很多的應用。首先，催化劑在催化反應過程中，形成很容易被分解的某種“中間產物”，反應過后，分解“中間產物”恢復催化劑的化學成分。其次，催化劑在反應過程中作為吸附物存在，在化學反應過程中吸附很難被分解的雜質，從而分離出含有雜質的催化物。由于稀土種類眾多，存在廣泛，所以使用含有稀土的催化劑就有了廣泛的作用。

催化劑石油工業中重要采用兩種催化裂化方式，在一是催化裂化的主催化劑：？分子篩除稀土-y型分子篩;二是生產汽油、柴油和液化石油氣的石油煉制催化裂化過程中的催化劑：超穩氫-y型分子篩。采用分子篩除稀土-y型分子篩催化劑進行催化裂化石油時，可大幅度的提高原油的轉換率，提高了燃料油的產量，增強燃料油的質量。分子篩除稀土-y型分子篩催化劑催化石油的過程中，使用方便，催化量大，催化出的燃料油質量高，催化劑損耗低，具有可持續使用的優點。

二、稀土汽車尾氣凈化催化劑

隨著人們生活的越來越好，環境污染也日漸加重，人們的環保意識也開始重視起來。空氣污染物有相當大一部分來自汽車尾氣，汽車的大量普及以及人們出行的越來越多，汽車尾氣的排放污染引起人們愈加重視，成為政府主要的治理目標。其一，減少汽車的出行量，鼓勵人們乘坐公共汽車以及使用電動車;其二，出臺相關的法律法規，規范汽車的尾氣排放。1970年美國制定了空氣清潔法律體系，1983年我國也制定了汽車污染物排放標準和測量方法。其三，安裝發動機及尾氣凈化措施，就是在汽車的排氣系統中安裝各種尾氣凈化裝置，減少汽車污染物的排出。安裝汽車催化凈化裝換裝置是有效的方式。

用于汽車尾氣凈化的催化劑有很多，一般催化劑主體中含有Yt.T2h，Pd等貴金屬，雖然效果好，但價格高，經濟性低，不實用，而稀土催化劑在保證催化劑效果不變的情況下，大幅度減少貴金屬的的實用，并改善了催化劑的效果。

汽車排放的主要污染物有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化碳和微粒物。其中一氧化碳和氫氧化合物會使人體中毒，氮氧化合和物微粒物是導致霧霾的主要成分.。汽車尾氣凈化稀土催化劑主要是經一氧化碳、碳氫化合物還原化合物等有害物質轉換成二氧化碳和水，經氮氧化合物還原成氮氣，減少污染物的排放，還可以和汽車尾氣中含有的硫、鉛、磷等氧化物發生化學反應，轉換為對人體無害且穩定的物質。因此，含有稀土的汽車尾氣催化劑具有價格低，化學反應穩定，壽命長等特點。

三、合成橡膠用的催化劑

在合成橡膠的生產工藝工程中，傳統的采用金屬催化劑，但這種催化劑存在著嚴重的環境保護問題，因此，稀土催化劑就給了人們很大的方便及應用。稀土催化劑以其獨特的優勢受到了社會民眾的廣泛喜愛，其在使用的過程中能夠將石油中的乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴等成分進行重組，形成性能極好的橡膠制品。

結語：隨著社會的不斷發展和進步，越來越多的工業資源開始出現，稀土就是其中的一種，其能夠在提升煉油催化劑效果的同時實現對社會環境的保護，成為了一種深受社會民眾喜愛的稀有資源，本文就是以此為研究內容，旨在更好的促進稀土在煉油催化劑中的應用。

參考文獻：

[1]我國鋼鐵企業煙粉塵排放現狀及控制對策[J]. 張革，孫文強，蔡九菊.? 中國環保產業. 2015（06）

[2]煉焦工序煙粉塵排放及控制對策分析[J]. 李小玲，蔡九菊，孫文強，趙亮，董金玲.? 冶金能源. 2015（04）

[3]國土資源部發文答復稀土資源保護與平衡利用提案[J]. 本刊.? 稀土信息. 2015（10）

[4]我國鋼鐵企業生存現狀及應對策略分析[J]. 張月.? 中外企業家. 2015（35）

作者簡介：

趙檀（1982.12），性別：男，民族：漢，籍貫：黑龍江省哈爾濱市，當前職稱：工程師，學歷：碩士，研究方向：加氫催化劑與加氫工藝.