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摘 要:对于石化行业来说,催化剂具有举足轻重的意义,而且催化材料及其技术也在不断地发展及演进。当前的论文对该领域中的催化剂进行了详细的介绍,尤其阐述了具体的类型及应用现状,而且对潜在的重点方向进行了分析。
关键词:石油催化剂;研究现状;应用
一、前言
各类催化剂可对化学反应的速度起到一定程度的调节作用,然而它的化学性质及重量却保持原来的水平。催化剂的发展已经有超过八十多年的历史,而且在近年来应用于工业生产领域的催化剂及其技术取得了可喜的发展成就。尤其是对石化行业起到了显著的推动作用,然而也遇到了前所未有的挑战及发展的潜在机会。当前的论文主要介绍了该领域中的各类催化材料及有关技术,尤其阐述了具体的催化剂类型及应用现状,而且对潜在的重点方向进行了分析。
二、目前石油化工催化剂的研究进展
在社会和科学技术不断发展的背景下,石化领域所用的催化剂材料及其相关的技术取得了可喜的发展成果,该领域的基础科学理论同样备受瞩目。此外,因为当前社会有着十分强劲的关于石油及其相关产品的需求,推动了有关行业的的改革和发展,所以近年来也有了更高的关于石化生产领域用催化剂的要求。本部分将会阐述若干该类催化剂材料的发展现状。
1.烯烃类催化剂
它通常包括丙烯以及乙烯生产所用的催化剂,而两者实际上均为合成一系列有机化合物的重要化学原材料,所以对于整个行业来说意义是非常重要的。经过比较长时间的发展和应用之后,烯烃类裂解相关工艺已经具有了比较高的生产效率,整个工艺较为完善,此外,还将通过催化技术的进一步成熟,而推动整个生产的发展。该类催化剂主要通过裂解各种有着较高分子量的烃类,而获得丙烯和乙烯等分子量较小的物质,现阶段广为应用的是分子筛技术及ZSM - 5,由此裂解蒸汽中的高级烃类,最终得到上述二类小分子量物质,所以它具有高效、节能的优势。在此领域,我国的石油化工研究所开发的技术主要通过高真空的条件,而无需采用稀释剂,即可把各类高级烯烃类进行有效的裂解,从而得到丙烯。
2.苯乙烯和甲苯类催化剂
现阶段,可通过烷基转移催化剂和歧化的方式,来使甲苯发生一定的化学转变,得到二甲苯,它目前在市场中具有逐渐提升的需求,具有很高的市场价值。如果采用常规的非选择性催化工艺,则无法实现效率的提升,所以二甲苯的产量始终不能满足市场的需求,所以,新型的高选择性催化生产工艺备受瞩目,而且经过研发和推广之后,已经带来了显著的效益。
对于以往的生产工艺来说,苯乙烯类型的催化剂主要被用来对苯进行直接地脱氢处理。之前的催化剂一般为Fe2O3,而助催化剂则选用K2O,此外还包括Cr等成分。经过持续的完善,目前,一些有毒的基本成分例如Cr已经被有效地除去,而且进一步降低了K含量,然而却显著地提升了催化剂的工作寿命,取得了良好的应用效果。近期,国际上有一些团队继续在该领域拓展新的发展方向,具体包括调整K分布的状态、使K与Fe的结合增强以及继续调整催化剂所具有的物理性能,等等。
3.环氧乙烷催化剂
对于该领域,常规的工艺为通过以Ag为催化剂,由乙烯进行环氧乙烷的直接合成,所以乙烯的用量很大,相应地,很有必要开发具有高活性的相关催化剂材料。该领域的研究工作始终非常的活跃,目前所开发的Ag催化剂具有选择性及活性均很高的优势。其中,高性能Y S- 8810型催化剂的成功研发和生产应用,说明我国已经开发出了具有自主产权的此类催化材料。
三、石油化工催化剂未来的发展方向探讨
1、新材料代替传统材料的研发方向
在整个石化生产领域,需要排出大量的碳,而且具有高耗能的特点,所以对于环境的破壞非常大。目前,亟待开发和推广各类绿色节能的催化剂材料,一方面,使化学反应速度进一步提升,另一方面,还可使碳排放量明显降低,同时耗能也显著地减少。最为典型的就是环氧丙烷以及甲基丙烯酸甲酯的生产合成工艺。如果是采用常规的催化剂来进行甲基丙烯酸甲酯的生产,则将会有很多的副产物(它们具有一定的腐蚀性)形成,而为了合理地处置这些副产物,将会显著地增加生产成本。如果采用新型催化剂材料,则将会使上述副产物的形成量显著降低,主要生产的是水蒸气,使经济效益明显地提高了,而且节能环保效果良好。对于常规的合成环氧乙烷的工艺而言,往往需要采用非常繁琐的生产流程,而且审查的设备还容易受到腐蚀,如果采用TiSi分子筛催化剂材料 (即TS- 1),则将可有效地保护生产设备,生产工艺也非常的简单,对环境的污染也很小。
2.新材料替代路线的推进
作为一类不可再生类型的能源,石油的使用量是有限的,所以新型替代物的研究和应用非常的重要。目前,主要的思路是通过对天然气和某些物质进行适当的提取,由此形成所需的替代物。在上述过程中,催化剂将会起到举足轻重的作用。为了实现这个目标,可通过煤基转化以及烷基转化等两类技术来进行生产,促进生产效率的显著提升,同时达到环保和节能的效果。目前,一系列的催化剂正被研发和完善,以满足该领域的需求,典型的材料包括非晶态合金、多孔复合材料和纳米材料等作为基础的催化材料,它们也是未来探索的重点领域。
四、结语
催化剂的材料体系与技术对于石化生产领域具有着无法替代的作用,两者间起到了互相推动的积极作用。现阶段,全球的石化领域用催化剂具有着非常良好的发展前景,尽管也有困难,然而主要还是朝着环境友好型的新型催化材料的方向不断地发展及完善着,下一阶段的重点研发方向就是开发出新型的催化材料体系并且应用在石化生产过程之中。其中,尤其值得关注的体系包括非晶态材料、多孔复合材料、固态超强酸以及各类纳米材料等。
参考文献
[1]王丽娟.主要石油化工催化剂的研发进展[J].石油化工,2012,06:719-727.
[2]金玉杰,尚秀丽,王群,郭薇薇.纳米催化剂的制备及在石油化工中的应用[J].兰州石化职业技术学院学报,2018,03:11-13.
[3]王 明,戴 曦,邬建辉,等 . 烧结 - 溶出法从废催化剂中回收铂[J] . 贵金属, 2011 ,32(4):6-10.
[4]杨志平,唐宝彬,陈 亮 . 常温柱浸法从废催化剂中回收钯[J] . 湿法冶金, 2015,26(1): 36-38.
赵檀:1982年-,男,黑龙江哈尔滨人,硕士,工程师
关键词:石油催化剂;研究现状;应用
一、前言
各类催化剂可对化学反应的速度起到一定程度的调节作用,然而它的化学性质及重量却保持原来的水平。催化剂的发展已经有超过八十多年的历史,而且在近年来应用于工业生产领域的催化剂及其技术取得了可喜的发展成就。尤其是对石化行业起到了显著的推动作用,然而也遇到了前所未有的挑战及发展的潜在机会。当前的论文主要介绍了该领域中的各类催化材料及有关技术,尤其阐述了具体的催化剂类型及应用现状,而且对潜在的重点方向进行了分析。
二、目前石油化工催化剂的研究进展
在社会和科学技术不断发展的背景下,石化领域所用的催化剂材料及其相关的技术取得了可喜的发展成果,该领域的基础科学理论同样备受瞩目。此外,因为当前社会有着十分强劲的关于石油及其相关产品的需求,推动了有关行业的的改革和发展,所以近年来也有了更高的关于石化生产领域用催化剂的要求。本部分将会阐述若干该类催化剂材料的发展现状。
1.烯烃类催化剂
它通常包括丙烯以及乙烯生产所用的催化剂,而两者实际上均为合成一系列有机化合物的重要化学原材料,所以对于整个行业来说意义是非常重要的。经过比较长时间的发展和应用之后,烯烃类裂解相关工艺已经具有了比较高的生产效率,整个工艺较为完善,此外,还将通过催化技术的进一步成熟,而推动整个生产的发展。该类催化剂主要通过裂解各种有着较高分子量的烃类,而获得丙烯和乙烯等分子量较小的物质,现阶段广为应用的是分子筛技术及ZSM - 5,由此裂解蒸汽中的高级烃类,最终得到上述二类小分子量物质,所以它具有高效、节能的优势。在此领域,我国的石油化工研究所开发的技术主要通过高真空的条件,而无需采用稀释剂,即可把各类高级烯烃类进行有效的裂解,从而得到丙烯。
2.苯乙烯和甲苯类催化剂
现阶段,可通过烷基转移催化剂和歧化的方式,来使甲苯发生一定的化学转变,得到二甲苯,它目前在市场中具有逐渐提升的需求,具有很高的市场价值。如果采用常规的非选择性催化工艺,则无法实现效率的提升,所以二甲苯的产量始终不能满足市场的需求,所以,新型的高选择性催化生产工艺备受瞩目,而且经过研发和推广之后,已经带来了显著的效益。
对于以往的生产工艺来说,苯乙烯类型的催化剂主要被用来对苯进行直接地脱氢处理。之前的催化剂一般为Fe2O3,而助催化剂则选用K2O,此外还包括Cr等成分。经过持续的完善,目前,一些有毒的基本成分例如Cr已经被有效地除去,而且进一步降低了K含量,然而却显著地提升了催化剂的工作寿命,取得了良好的应用效果。近期,国际上有一些团队继续在该领域拓展新的发展方向,具体包括调整K分布的状态、使K与Fe的结合增强以及继续调整催化剂所具有的物理性能,等等。
3.环氧乙烷催化剂
对于该领域,常规的工艺为通过以Ag为催化剂,由乙烯进行环氧乙烷的直接合成,所以乙烯的用量很大,相应地,很有必要开发具有高活性的相关催化剂材料。该领域的研究工作始终非常的活跃,目前所开发的Ag催化剂具有选择性及活性均很高的优势。其中,高性能Y S- 8810型催化剂的成功研发和生产应用,说明我国已经开发出了具有自主产权的此类催化材料。
三、石油化工催化剂未来的发展方向探讨
1、新材料代替传统材料的研发方向
在整个石化生产领域,需要排出大量的碳,而且具有高耗能的特点,所以对于环境的破壞非常大。目前,亟待开发和推广各类绿色节能的催化剂材料,一方面,使化学反应速度进一步提升,另一方面,还可使碳排放量明显降低,同时耗能也显著地减少。最为典型的就是环氧丙烷以及甲基丙烯酸甲酯的生产合成工艺。如果是采用常规的催化剂来进行甲基丙烯酸甲酯的生产,则将会有很多的副产物(它们具有一定的腐蚀性)形成,而为了合理地处置这些副产物,将会显著地增加生产成本。如果采用新型催化剂材料,则将会使上述副产物的形成量显著降低,主要生产的是水蒸气,使经济效益明显地提高了,而且节能环保效果良好。对于常规的合成环氧乙烷的工艺而言,往往需要采用非常繁琐的生产流程,而且审查的设备还容易受到腐蚀,如果采用TiSi分子筛催化剂材料 (即TS- 1),则将可有效地保护生产设备,生产工艺也非常的简单,对环境的污染也很小。
2.新材料替代路线的推进
作为一类不可再生类型的能源,石油的使用量是有限的,所以新型替代物的研究和应用非常的重要。目前,主要的思路是通过对天然气和某些物质进行适当的提取,由此形成所需的替代物。在上述过程中,催化剂将会起到举足轻重的作用。为了实现这个目标,可通过煤基转化以及烷基转化等两类技术来进行生产,促进生产效率的显著提升,同时达到环保和节能的效果。目前,一系列的催化剂正被研发和完善,以满足该领域的需求,典型的材料包括非晶态合金、多孔复合材料和纳米材料等作为基础的催化材料,它们也是未来探索的重点领域。
四、结语
催化剂的材料体系与技术对于石化生产领域具有着无法替代的作用,两者间起到了互相推动的积极作用。现阶段,全球的石化领域用催化剂具有着非常良好的发展前景,尽管也有困难,然而主要还是朝着环境友好型的新型催化材料的方向不断地发展及完善着,下一阶段的重点研发方向就是开发出新型的催化材料体系并且应用在石化生产过程之中。其中,尤其值得关注的体系包括非晶态材料、多孔复合材料、固态超强酸以及各类纳米材料等。
参考文献
[1]王丽娟.主要石油化工催化剂的研发进展[J].石油化工,2012,06:719-727.
[2]金玉杰,尚秀丽,王群,郭薇薇.纳米催化剂的制备及在石油化工中的应用[J].兰州石化职业技术学院学报,2018,03:11-13.
[3]王 明,戴 曦,邬建辉,等 . 烧结 - 溶出法从废催化剂中回收铂[J] . 贵金属, 2011 ,32(4):6-10.
[4]杨志平,唐宝彬,陈 亮 . 常温柱浸法从废催化剂中回收钯[J] . 湿法冶金, 2015,26(1): 36-38.
赵檀:1982年-,男,黑龙江哈尔滨人,硕士,工程师