淺析我國石油化工催化劑的應用研究

趙檀　董春明 孫生波

摘 要：對于石油化工領域而言，各類催化劑具有舉足輕重的意義。在本次論文中詳細地介紹了該領域中一些主要催化劑的性能和特點，并且探討了它的未來研究和應用前景。

關鍵詞：石油化工;催化劑;應用研究

目前，超過92 %的石化產品生產均離不開各類催化劑，后者極大地推動了該領域的發展，起到了重要的作用。然而，客觀地說，催化劑在現階段也遇到了一些研究和應用方面的問題亟待解決。為此，本文詳細地介紹了石化生產領域中催化劑的重要品種及其特點，進而深入地闡述它們的研發方向和重點問題。

一、石油化工催化劑的簡介

1.石油化工催化劑的分類

針對在化學反應中所起到的具體作用，可將催化劑劃分成下述基本類型，即聚合型、脫氫型、氫甲酰化型、加氫型和氧化型等。其他的還包括水合、脫水、烷基化以及歧化等催化劑品種。當前獲得廣泛應用的氧化型催化劑通常有著很高的選擇性，具體又涵蓋了氣固型以及液態型等主要品種。

2.石油化工催化劑的應用

實際上，對于整個石化生產領域來說，催化劑起著十分關鍵的作用，數據顯示，需要用到催化劑的生產過程超過了90 %，關于催化劑材料及技術方面的任何重大創新都將會造成該領域的巨大生產革命。現階段，該行業所用的催化劑通常被用來進行甲醇和氨等的合成，此外還包括了精細化工，基本有機合成，基礎無機化學，合成燃料，石油煉制以及專業化學品等方面的生產制備。

二、石油化工催化劑的研究現狀

1.烯烴類催化劑

它通常包括丙烯以及乙烯生產所用的催化劑，而兩者實際上均為合成一系列有機化合物的重要化學原材料，所以對于整個行業來說意義是非常重要的。經過比較長時間的發展和應用之后，烯烴類裂解相關工藝已經具有了比較高的生產效率，整個工藝較為完善，此外，還將通過催化技術的進一步成熟，而推動整個生產的發展。該類催化劑主要通過裂解各種有著較高分子量的烴類，而獲得丙烯和乙烯等分子量較小的物質，現階段廣為應用的是分子篩技術及ZSM - 5，由此裂解蒸汽中的高級烴類，最終得到上述二類小分子量物質，所以它具有高效、節能的優勢。在此領域，我國的石油化工研究所開發的技術主要通過高真空的條件，而無需采用稀釋劑，即可把各類高級烯烴類進行有效的裂解，從而得到丙烯。

2.苯乙烯和甲苯類催化劑

現階段，可通過烷基轉移催化劑和歧化的方式，來使甲苯發生一定的化學轉變，得到二甲苯，它目前在市場中具有逐漸提升的需求，具有很高的市場價值。如果采用常規的非選擇性催化工藝，則無法實現效率的提升，所以二甲苯的產量始終不能滿足市場的需求，所以，新型的高選擇性催化生產工藝備受矚目，而且經過研發和推廣之后，已經帶來了顯著的效益。

對于以往的生產工藝來說，苯乙烯類型的催化劑主要被用來對苯進行直接地脫氫處理。之前的催化劑一般為Fe2O3，而助催化劑則選用K2O，此外還包括Cr等成分。經過持續的完善，目前，一些有毒的基本成分例如Cr已經被有效地除去，而且進一步降低了K含量，然而卻顯著地提升了催化劑的工作壽命，取得了良好的應用效果。近期，國際上有一些團隊繼續在該領域拓展新的發展方向，具體包括調整K分布的狀態、使K與Fe的結合增強以及繼續調整催化劑所具有的物理性能，等等。

3.環氧乙烷催化劑

對于該領域，常規的工藝為通過以Ag為催化劑，由乙烯進行環氧乙烷的直接合成，所以乙烯的用量很大，相應地，很有必要開發具有高活性的相關催化劑材料。該領域的研究工作始終非常的活躍，目前所開發的Ag催化劑具有選擇性及活性均很高的優勢。其中，高性能Y S- 8810型催化劑的成功研發和生產應用，說明我國已經開發出了具有自主產權的此類催化材料。

三、石油化工催化劑的發展趨勢

1.低碳催化劑的研發

在整個石化生產領域，需要排出大量的碳，而且具有高耗能的特點，所以對于環境的破壞非常大。目前，亟待開發和推廣各類綠色節能的催化劑材料，一方面，使化學反應速度進一步提升，另一方面，還可使碳排放量明顯降低，同時耗能也顯著地減少。最為典型的就是環氧丙烷以及甲基丙烯酸甲酯的生產合成工藝。如果是采用常規的催化劑來進行甲基丙烯酸甲酯的生產，則將會有很多的副產物（它們具有一定的腐蝕性）形成，而為了合理地處置這些副產物，將會顯著地增加生產成本。如果采用新型催化劑材料，則將會使上述副產物的形成量顯著降低，主要生產的是水蒸氣，使經濟效益明顯地提高了，而且節能環保效果良好。對于常規的合成環氧乙烷的工藝而言，往往需要采用非常繁瑣的生產流程，而且審查的設備還容易受到腐蝕，如果采用TiSi分子篩催化劑材料（即TS- 1），則將可有效地保護生產設備，生產工藝也非常的簡單，對環境的污染也很小。

2.新材料替代路線的推進

作為一類不可再生類型的能源，石油的使用量是有限的，所以新型替代物的研究和應用非常的重要。目前，主要的思路是通過對天然氣和某些物質進行適當的提取，由此形成所需的替代物。在上述過程中，催化劑將會起到舉足輕重的作用。為了實現這個目標，可通過煤基轉化以及烷基轉化等兩類技術來進行生產，促進生產效率的顯著提升，同時達到環保和節能的效果。目前，一系列的催化劑正被研發和完善，以滿足該領域的需求，典型的材料包括非晶態合金、多孔復合材料和納米材料等作為基礎的催化材料，它們也是未來探索的重點領域。

參考文獻

[1]王麗娟.主要石油化工催化劑的研發進展[J].石油化工，2012，06：719-727.

[2]金玉杰，尚秀麗，王群，郭薇薇.納米催化劑的制備及在石油化工中的應用[J].蘭州石化職業技術學院學報，2008，03：11-13.

[3]宗保寧.非晶態合金催化劑和磁穩定床反應工藝在石油化工技術中的推廣應用[J].催化學報，2016，29（9）：873-877.

作者簡介：

趙檀：1982年-，男，黑龍江哈爾濱人，碩士，工程師。