石油化工產(chan) 品中催化劑特點及應用石化催化劑催化劑工業(ye) 中的一類重要產(chan) 品，用於(yu) 石油化工產(chan) 品生產(chan) 中的化學加工過程。這類催化劑的品種繁多，按催化作用功能分， 主要有氧化催化劑、加氫催化劑、脫氫催化劑、...
石油化工產(chan) 品中催化劑特點及應用
石化催化劑
催化劑工業(ye) 中的一類重要產(chan) 品，用於(yu) 石油化工產(chan) 品生產(chan) 中的化學加工過程。這類催化劑的品種繁多，按催化作用功能分， 主要有氧化催化劑、加氫催化劑、脫氫催化劑、氫甲酰化催化劑、聚合催化劑、水合催化劑、脫水催化劑、烷基化催化劑、異構化催化劑、歧化催化劑等，前五種用量較大。今天小七帶大家一起了解這些催化劑的特點及應用情況，供大家參考！
氧化催化劑
石油化工製造含氧產(chan) 品的過程絕大多數為(wei) 選擇性氧化過程。選擇性氧化產(chan) 品占有機化工產(chan) 品總量的80％； 所用的催化劑首先要求有高催化選擇性。選擇性氧化催化劑可分為(wei) 氣固相氧化催化劑和液相氧化催化劑。
以乙二醇的生產(chan) 為(wei) 例，乙二醇的生產(chan) 成本中，氧氣和乙烯的單耗成本占成本的85-90%，而二者的單耗主要取決(jue) 於(yu) 催化劑的選擇性。因此，乙二醇裝置核心的競爭(zheng) 是催化劑的競爭(zheng) 。高選擇性催化劑不僅(jin) 直接決(jue) 定了乙烯、氧氣等原料的單位成本，而且副產(chan) 物及雜質生成量少，乙二醇和環氧乙烷產(chan) 品質量更高。
氣固相氧化催化劑
氣固相氧化催化劑由載體(ti) 碳化矽或 α－氧化鋁和活性組分釩-鈦係氧化物組成，主要分為(wei) 以下五類：
（1）乙烯氧化製環氧乙烷用的銀催化劑，以碳化矽或 α－氧化鋁為(wei) 載體(ti) （加少量氧化鋇為(wei) 助催化劑）。經過對催化劑和工藝條件的不斷改進，以乙烯計的重量收率已超過100％。
（2） 以釩-鈦係氧化物為(wei) 活性組分， 噴塗於(yu) 碳化矽或剛玉上製成的催化劑，用於(yu) 從(cong) 鄰氧化製鄰二甲酸酐。釩－鉬係氧化物活性組分噴塗於(yu) 剛玉上製成的催化劑，用於(yu) 或丁烷氧化製順丁烯二酸酐。
鄰氧化製鄰二甲酸酐反應
這類催化劑的改進是向多組分發展，已有八組分催化劑的出現。載體(ti) 的形狀也由球形改為(wei) 環形、半圓形等以利傳(chuan) 熱。總的趨勢是追求高負荷、高收率和產(chan) 品的高純度。
（3）醇氧化成醛或酮，如甲醇氧化成甲醛用的銀-浮石（或氧化鋁）、氧化鐵-氧化鉬及電解銀催化劑。
（4）氨化氧化催化劑，20世紀60年代開發了以鉍-鉬-磷係複合氧化物催化組分載於(yu) 氧化矽上的催化劑，在此催化劑上通入丙烯、氨、空氣，可一步合成丙烯腈。
丙烯腈的合成反應
為(wei) 了提高選擇性和收率，減少環境汙染，該催化劑在不斷改進，有的新催化劑所含元素可達15種。
（5）氧氯化催化劑，60年代開發了氯化銅－氧化鋁催化劑，在沸騰床反應器中通乙烯、氯化氫和空氣或氧可得。經熱裂解得氯乙烯單體(ti) 。此法對在電力昂貴而石油化工發達的地區發展聚氯乙烯很有利。
液相氧化催化劑
芳烴側(ce) 鏈氧化為(wei) 芳基酸用的催化劑，如對在醋酸溶液中加醋酸鈷及少量溴化銨加熱，通空氣氧化生產(chan) 對二甲酸。
乙烯、丙烯氧化製乙醛、丙酮（瓦克法），用含少量氯化鈀的氯化銅溶液催化劑，通入烯烴、空氣或氧，經一步或二步反應後得到所需含氧化合物。
氯醇法生產(chan) 環氧丙烷反應
液相氧化催化劑法對反應設備腐蝕嚴(yan) 重，現已被有機過氧化物法逐漸取代，隻有製備環氧丙烷還用此法。
加氫催化劑
此類催化劑用於(yu) 產(chan) 品生產(chan) 過程， 也廣泛用於(yu) 原料和產(chan) 品的精製過程。根據加氫情況的不同分為(wei) 三類：
1
選擇性加氫催化劑
石油烴裂解所得乙烯、丙烯用作聚合原料時，須先經選擇加氫，除去炔、雙烯、一氧化碳、二氧化碳、氧等微量雜質，而對烯烴沒有損耗。所用催化劑一般是鈀、鉑或鎳、鈷、鉬等載於(yu) 氧化鋁上。控製活性物質的用量、載體(ti) 和催化劑的製造方法，可得不同性能的選擇加氫催化劑。其他如裂解汽油的精製、硝基加氫還原為(wei) 胺，也用選擇加氫催化劑。
2
非選擇性加氫催化劑
深度加氫成飽和化合物用的催化劑。如加氫製環己烷用的鎳－氧化鋁催化劑，酚加氫製環己醇、已二腈加氫製己二胺用的骨架鎳催化劑。
3
氫解催化劑
以亞(ya) 鉻酸銅為(wei) 催化劑，油脂加氫氫解生產(chan) 高級醇的過程。
脫氫催化劑
高溫脫氫催化技術
鐵－氧化鉻－氧化鉀可使乙（或正丁烯）在高溫及大量水蒸氣存在下脫氫成乙烯（或丁二烯）。
低溫脫氫催化技術
由於(yu) 脫氫一般需在高溫、減壓或大量稀釋劑存在下進行，能量消耗大。近年來，發展了在較低溫度下進行氧化脫氫催化技術。如聚乙烯用鉍－鉬係金屬氧化物催化劑經氧化脫氫製得丁二烯。
氫甲酰化催化劑
這類催化劑是工業(ye) 生產(chan) 中早應用的絡合催化劑。用烯烴與(yu) 合成氣 (CO+H2)在催化劑存在下反應生成多一個(ge) 碳原子的醛。如用乙烯、丙烯為(wei) 原料經氫甲酰化（即通稱的羰基合成）製得丙醛、丁醛。
各種過渡金屬羰基絡合物對氫甲酰化反應均有催化作用。但隻有鈷和銠的羰基絡合物用於(yu) 工業(ye) 化生產(chan) 。氫甲酰化過程過去用羰基鈷絡合物為(wei) 催化劑，在液相高溫高壓下進行。近年來，用羰基銠膦絡合物催化劑，反應壓力由原來的20MPa降到5MPa，而且提高了正構醛的選擇性,節省了能量，降低了成本。
目前，在研究銠的回收方法及尋找代替銠的其他價(jia) 廉易得的高效催化劑，並研究負載型絡合催化劑，以簡化分離工藝。
聚合催化劑
聚乙烯主要分為(wei) 低密度和高密度兩(liang) 種。
齊格勒型催化劑製成的聚乙烯
過去，前者多用高壓法(100～300MPa)生產(chan) ,以氧、有機過氧化物為(wei) 催化劑。後者多用中壓法或低壓法生產(chan) ，中壓法以載於(yu) 矽鋁膠上的鉻-氧化鉬等為(wei) 催化劑,低壓法則用齊格勒型催化劑(以四氯化鈦和三乙基鋁體(ti) 係為(wei) 代表)，在低溫低壓下聚合。
近年來開發了新型高效催化劑，雖各廠有其獨特的新催化劑，但多用以鎂化合物為(wei) 載體(ti) 的鈦－鋁體(ti) 係催化劑，目前已達到每克鈦可製得數十萬(wan) 克以上聚乙烯的水平，由於(yu) 聚合物中殘留催化劑極少，可以免去聚合物的淨化處理，降低了成本。此外，還開發了在低壓下生產(chan) 線性低密度聚乙烯的過程。
聚丙烯生產(chan) 也開發了負載型的鈦－鋁體(ti) 係高效催化劑，每克鈦可製得1000kg以上的聚丙烯。
水合催化劑
水合反應是指水與(yu) 另一物質分子化合成為(wei) 一個(ge) 分子的反應過程。水分子以其氫和羥基與(yu) 物質分子的不飽和鍵加成生成新的化合物，在此過程中起到催化作用的物質稱為(wei) 水合催化劑，此種合成方法在有機化工生產(chan) 中得到應用。
乙烯水合法製乙醇的反應
工業(ye) 上乙烯製乙醇用到的催化劑
水合過程是有機合成方法之一，但作為(wei) 重要的生產(chan) 方法，還隻限於(yu) 少數類型產(chan) 品，如乙醇及二元醇。
脫水催化劑
脫水可在加熱或催化劑作用下進行，也可在與(yu) 脫水劑反應下進行。脫水反應是水合反應的逆過程,通常為(wei) 吸熱反應,一般，高溫低壓有利於(yu) 反應進行。此外，脫水過程絕大多數須在催化劑存在下進行。水合過程所用的催化劑──酸催化劑也適用於(yu) 脫水，常用的是、磷酸、三氧化二鋁等。
醇的脫水過程
（1）乙醇脫水為(wei) 乙烯的反應
采用或γ－氧化鋁為(wei) 催化劑。
（2）丁醇脫水為(wei) 烯烴的反應
不同催化劑，主要產(chan) 物不同，催化劑具有極高的選擇性。
烷基化催化劑
烷基化是烷基由一個(ge) 分子轉移到另一個(ge) 分子的過程。是化合物分子中引入烷基（甲基、乙基等）的反應。工業(ye) 上常用的烷基化劑有烯烴、鹵烷、烷酯等。
在標準的煉油過程，烷基化係統在催化劑(磺酸或者氫氟酸)的作用下，將低分子量烯烴(主要由丙烯和丁烯組成)與(yu) 異丁烷結合起來，形成烷基化物(主要由高級辛烷，側(ce) 鏈烷烴組成)。
烷基化反應可分為(wei) 熱烷基化和催化烷基化兩(liang) 種。
由於(yu) 熱烷基化反應溫度高，易產(chan) 生熱解等副反應，所以工業(ye) 上都采用催化烷基化法。主要的催化烷基化有：
①烷烴的烷基化，如用異丁烯使異丁烷烷基化得高辛烷值汽油組分：
②芳烴的烷基化，如用乙烯使烷基化：
與(yu) 乙烯反應生成乙用的無水三氯化鋁－氯化氫催化劑
③酚類的烷基化，如用異丁烯使對甲酚烷基化：
由於(yu) 和氫氟酸都具有較強的酸性，對設備的腐蝕相當嚴(yan) 重。因此從(cong) 安全生產(chan) 和保護環境的角度來看，這兩(liang) 種催化劑均不是較為(wei) 理想的催化劑。目前研究比較多的用固體(ti) 超強酸作為(wei) 烷基化催化劑，但迄今為(wei) 止尚未達到工業(ye) 化應用的階段。
異構化催化劑
一種同分異構體(ti) 與(yu) 另一種同分異構體(ti) 相互轉化的作用或過程。改變化合物的結構而不改變其組成和分子量的過程。一般指有機化合物分子中原子或基團的位置的改變。常在催化劑的存在下進行。
催化劑主要有下列幾類：
①弗瑞德－克來福特型催化劑，常用的有三氯化鋁-氯化氫、氟化硼-氟化氫等。這類催化劑活性高，所需反應溫度低，用於(yu) 液相異構化，如正丁烷異構化為(wei) 異丁烷，的異構化等。
②以固體(ti) 酸為(wei) 載體(ti) 的貴金屬催化劑，如鉑-氧化鋁、鉑-分子篩、鈀
-氧化鋁等。這類催化劑屬於(yu) 雙功能催化劑,其中金屬組分起加氫
和脫氫作用，固體(ti) 酸起異構化作用。
采用這類催化劑時，反應需在氫存在下進行，故也稱臨(lin) 氫異構化催化劑，用於(yu) 氣相異構化。烷烴、烯烴、芳烴、環烷烴的異構化也可采用。尤其是乙異構化為(wei) 和環烷烴的異構化隻有這類催化劑有效。其優(you) 點是結焦少，使用壽命長。
③以固體(ti) 酸為(wei) 載體(ti) 的非貴金屬催化劑，如鎳-分子篩等，一般也需有氫存在，用於(yu) 氣相異構化,但不能使乙異構化成。
④ZSM-5分子篩催化劑,主要用於(yu) 的氣相或液相異構化。
歧化催化劑
應用歧化過程，可使一種烴轉變為(wei) 兩(liang) 種不同的烴，因此歧化是工業(ye) 上調節烴的供求的重要方法之一。重要的應用是歧化以增產(chan) 並同時生產(chan) 高純度，以及丙烯歧化生產(chan) 聚合級乙烯和高純度丁烯（主要是順、反2-丁烯）的三烯烴過程。
歧化反應
轉化為(wei) 、一般采用矽鋁催化劑，目前研究比較熱門的是分子篩催化劑，例如絲(si) 光沸石型絲(si) 分子篩。
