石油化工催化剂的进展研究

梁万杰

摘要：催化剂对石油化工产业发展可以起到提速的作用，因此开发高活性高选择性高产品收率的催化剂成为石油化工产业发展的核心工作。随着单颗粒水平上催化剂工作原理的不断揭示，活性位的不断发现，新制备方法和表征手段的不断进步，研发高性能催化剂用于需求产品的生产都将成为可能。在石油化工的发展过程中，催化剂的应用有着重要的作用。本研究首先就石油化学工业中主要的几类催化剂进行了分析，并对当前石油化工催化剂的发展趋势进行了探讨。

关键词：石油化工催化剂;进展

引言

石油化学工业中的催化剂主要是用在甲醇、氨等催化剂的合成方面，有应用在基础无机化学、石油炼制以及合成、三大合成材料、基本有机合成、精细化工等方面的各种催化剂。随着科学技术和经济的飞速发展，石油化工催化剂各方面的理论或者工艺技术都在不断的进步。石油化工产业在人们对石油需求量不断增加中也在不断的改革，所以要求石油化工催化剂必须推动石油的供应量。

1 石油化工催化剂的分类及作用

1.1 石油化工催化剂的分类

对催化剂的分类，是按照其在石油化学工业中的作用区别进行划分的。可以分为常用的五大类：聚合型、加氢型、脱氢型、氧化型以及氢甲酰化型。当然，还有像水合催化剂、歧化催化剂等一些当下不常用的一些石油化工催化剂。氧化型催化剂是石油化学工业中经常选用的一类催化剂，其又能分为固态型催化剂以及液态型催化剂。

1.2 石油化工催化剂的作用

在石油炼制过程中，催化裂化是一项较为重要的加工程序，起着深度转化的作用，能够有效地提高石油炼制企业的经济效益。有经过常减压蒸馏处理以后，能够得到10%-40%的轻质油品，其中主要包括煤油、汽油和柴油，剩余的部分为残渣油以及种植馏分油，对于这部分油而言，如不经过二次深加工处理，其仅仅只能被当做重质燃料油及润滑油原料。此外，随着近年来内燃机压缩比的不断提高，对汽油的辛烷值也提出了更高的要求，这也在一定程度上促进了催化裂化过程的发展。催化裂化是一种能够将重油、重质馏分油以及油渣等转化为汽油、柴油、气体、焦炭以及重质油的生产过程，前提条件是需要有催化剂的存在，并且温度要在460～530℃这一范围内，压力则为0.1～0.3MPa之间，然后经过裂解等化学反应，最后生成上述物质。通常情况下，催化化反应主要是在催化剂的表面完成的，通过分解反应生成柴油、汽油和气体等分子结构较小的产物，它们离开催化剂后则会进入到产品回收系统当中，而由缩合反应生成的焦炭，将会沉积在催化剂上，在这一过程中其活性会慢慢降低，为确保反应能够不间断地行，必须将催化剂表面上的积碳及时烧掉，以此来使其恢复活性，我们一般将这个过程称之为再生。

2 石油化学工业中催化剂的应用研究

2.1 甲苯类催化剂

当前市场需求量不断增加的二甲苯是由歧化催化剂以及烷基转移催化剂，对甲苯进行转变而来的，但是传统工艺技术中的非选择性技术对二甲苯的高效率生产有所妨碍。所以近年来大量研发高选择性催化技术，在石油化工中也得到了广泛的应用。

2.2 烯烃类催化剂

乙烯、丙烯是石油化工中常用的烯烃类催化剂。经过对烯烃类裂解技术的研发，当前的裂解工艺正往节能高效的方向发展，烯烃类催化剂裂解工艺，主要是将高分子量的烃类，裂解为小分子量的丙烯和乙烯。我们现在采用的是经过改进的ZSM—5分子筛技术，能通过将蒸汽中的高级烃类进行裂解的方式，裂解出丙烯和乙烯。这一技术不仅节能，还大幅度提高了生产效率。而且我国已经研发出了不用稀释剂，直接采用高真空的技术，将烯烃类裂解为丙烯。

2.3 环氧乙烷催化剂

传统工艺生产环氧乙烷的技术，一般都是用Ag作为催化剂，对乙烯进行催化直接得到环氧乙烷，但是这样的工艺需要采用大量的乙烯。经过不断的研究和发展，当前已经研发出具备较高选择性和活性的Ag催化剂，即是YS—8810催化剂。这一研究成果是我国具备自主知识产权高活性Ag催化剂产生的里程碑。

2.4 苯乙烯催化剂

当前对苯乙烯催化剂的生产，不再是对笨直接脱氢，传统的苯乙烯催化剂生产其运用的主要催化剂是三氧化二铁，助催化剂有铬、K20等。但是当前已将有毒的铬成分除去，为了避免K材料的流失，当前的工艺中K成分减少了很多。当前对该催化剂的生产研究又有了新的研发方向，将催化剂的物理性状进行了改变，并对铁和K的结合也有所增加。

3 石油化工催化剂在化工生产中的作用

3.1 在精细化工中的作用

精细化工是精细化学工业的简称，指的是化学工业中生产精细化学品的经济领域，而精细化学品指的是产量小、价格高、纯度高的化工产品。随着现代化工业的不断发展，精细化学品工业的发展也十分迅速，迄今为止，已经有数百种产品，已经应用到了国民经济建设以及国防建设等的各个领域，用途也是十分广泛的。精细生产的一个重要特点便是反应快，而且每一种产品所包含的反应步骤也十分多，产品的结构也较为复杂，但是纯度要求却非常高，而在精细化学品的生产过程中利用催化剂，能够很好的解决以上问题。

3.2 在有机化工中的作用

有机化工也成为有机合成工业，它是以天然气、石油以及煤等材料为基础原料，从而生产出各种有机原料的工业。基本有机化工的直接原料包括一氧化碳、甲烷、氫气、乙炔、乙烯、苯、甲苯、以及乙苯等等。最早对石油的炼制是通过蒸馏等一些物理方法来实现的，其能够将较轻的气态烃以及液态烃从原油中分离出来。而随着现代科技的不断发展，逐渐出现了催化裂化、烷基化等新型工业，从而使得轻油馏分的收率有所扩大，而且使得油产品的质量也大大提高，尤其是流化床催化裂化的开发，成为一项伟大的工业革命，而裂化催化剂也已经成为了世界上产量最高、应用最广的催化剂。基本的有机合成，是以三苯、三烯等基础的原材料合成一些低分子的有机化合物。而这些反应具有反应速率较慢而且副产品较多的共同特点，而为了更好的实现工业化，就应该成功的开发出高选择性、高活性的催化剂，从而克服以上的缺点，而基本的化学品的生产过程中均会使用催化剂。

4石油化工催化剂未来的发展方向探讨

4.1 新材料代替传统材料的研发方向

在石油化学工业中，需要尽快的研发新的材料对传统材料进行替代。因为石油属于不可再生资源，未来能降低石油逐渐减少的情况，当前正在从天然气等物质中研发能对石油化工产品进行替代的物质。其中，催化剂是这项替代工程中的关键技术，比如煤基转化技术、烷基转化技术等都是此研发方向的典型技术，这两种技术能将石油化工中的物质，在其他物质中进行提取，催化剂在这项技术中的关键作用就是节能以及提高研发效率。

4.2 节能环保催化剂的研发方向

为了能减少化学反应过程中的能量消耗，以及加快化学反应，石油化工催化剂发展方向必然是朝着环保节能以及低碳发展的。在当前环氧丙烷和甲基丙烯酸甲酯的生产则是节能环保、低碳的代表。其中，环氧丙烷的生产，在新研发的钛硅分子筛催化剂的作用下，操作简便，也不会对设备造成较大影响，不会对环境造成污染;甲基丙烯酸甲酯在传统催化剂的催化作用下，会产生较多的腐蚀性产物，对这些产物的处理又需要消耗较多的人力、物理以及能量，这是一笔更大的经济损失。但是在新型的环保节能催化剂的作用下，甲基丙烯酸甲酯生产过程中，只会产生水蒸气以及较少的的腐蚀性产物，这是节能环保和低碳的体现。

5结语

在石油化学工业中，催化剂的地位可谓至关重要，石油化工产业的发展也需要催化剂产业的不断改革研发，虽然是由化工催化剂的发展前景较好，但是从整体上来看，需要在环保节能方面加大研发力度，保证催化剂能满足石油化工产业的发展需求。

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， 2015，41（6）：719-727.

[2]宗保宁.非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺在石油化工技术中的推广应用[J].催化学报，2016，29（9）：873-877.