石油化工产品中催化剂特点及应用x
时间：2020-11-27 12:41:07 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
石油化工产品中催化剂特点及应用
石化催化剂 催化剂工业中的一类重要产品，用于石油 化工产品生产中的化学加工过程。这类催化剂的品种繁多， 按催化作用功能分， 主要有氧化催化剂、加氢催化剂、脱 氢催化剂、氢甲酰化催化剂、聚合催化剂、水合催化剂、 脱水催化剂、烷基化催化剂、异构化催化剂、歧化催化剂 等，前五种用量较大。今天小七带大家一起了解这些催化 剂的特点及应用情况，供大家参考！氧化催化剂 石油化工制造含氧产品的过程绝大多数为选择性氧化过程。
选择性氧化产品占有机化工产品总量的 80％； 所用的催化 剂首先要求有高催化选择性。选择性氧化催化剂可分为气 固相氧化催化剂和液相氧化催化剂。
以乙二醇的生产为例，乙二醇的生产成本中，氧气和乙烯 的单耗成本占成本的 85-90% ，而二者的单耗主要取决于催 化剂的选择性。因此，乙二醇装置最核心的竞争是催化剂 的竞争。高选择性催化剂不仅直接决定了乙烯、氧气等原 料的单位成本，而且副产物及杂质生成量少，乙二醇和环 氧乙烷产品质量更高。
气固相氧化催化剂
气固相氧化催化剂由载体碳化硅或 a -氧化铝和活性组分 钒-钛系氧化物组成，主要分为以下五类：
1）乙烯氧化制环氧乙烷用的银催化剂，以碳化硅或
a -氧化铝为载体（加少量氧化钡为助催化剂）。经过对催
化剂和工艺条件的不断改进，以乙烯计的重量收率已超过 100％。
2010年 10月 20日，燕山分院研制的高选择性银催化剂
YS-8810 率先在上海石化 2 号乙二醇装置实现工业化应用， 取得了良好的运行效果。同时对环氧乙烷的产率有极大的 提高。
（ 2） 以钒 -钛系氧化物为活性组分， 喷涂于碳化硅或刚玉
上制成的催化剂，用于从邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐。
钒－钼系氧化物活性组分喷涂于刚玉上制成的催化剂，用 于苯或丁烷氧化制顺丁烯二酸酐。
邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐反应 这类催化剂的改进是向多组分发展，已有八组分催化剂的 出现。载体的形状也由球形改为环形、半圆形等以利传热。
总的趋势是追求高负荷、高收率和产品的高纯度。
（ 3）醇氧化成醛或酮，如甲醇氧化成甲醛用的银 -浮石（或
氧化铝）、氧化铁-氧化钼及电解银催化剂。
（4）氨化氧化催化剂， 20世纪 60年代开发了以铋 -钼-磷系 复合氧化物催化组分载于氧化硅上的催化剂，在此催化剂 上通入丙烯、氨、空气，可一步合成丙烯腈。
丙烯腈的合成反应为了提高选择性和收率，减少环境污染，
该催化剂在不断改进，有的新催化剂所含元素可达 15 种
（ 5）氧氯化催化剂， 60 年代开发了氯化铜－氧化铝催化剂， 在沸腾床反应器中通乙烯、氯化氢和空气或氧可得二氯乙 烷。二氯乙烷经热裂解得氯乙烯单体。此法对在电力昂贵 而石油化工发达的地区发展聚氯乙烯很有利。
液相氧化催化剂 芳烃侧链氧化为芳基酸用的催化剂，如对二甲苯在醋酸溶 液中加醋酸钴及少量溴化铵加热，通空气氧化生产对苯二 甲酸。
乙烯、丙烯氧化制乙醛、丙酮（瓦克法） ，用含少量氯化钯 的氯化铜溶液催化剂，通入烯烃、空气或氧，经一步或二 步反应后得到所需含氧化合物。
氯醇法生产环氧丙烷反应液相氧化催化剂法对反应设备腐 蚀严重，现已被有机过氧化物法逐渐取代，只有制备环氧 丙烷还用此法。
加氢催化剂
此类催化剂用于产品生产过程， 也广泛用于原料和产品的 精制过程。根据加氢情况的不同分为三类：
选择性加氢催化剂 石油烃裂解所得乙烯、丙烯用作聚合原料时，须先经选择 加氢，除去炔、双烯、一氧化碳、二氧化碳、氧等微量杂 质，而对烯烃没有损耗。所用催化剂一般是钯、铂或镍、
钴、钼等载于氧化铝上。控制活性物质的用量、载体和催
化剂的制造方法，可得不同性能的选择加氢催化剂。其他
如裂解汽油的精制、硝基苯加氢还原为苯胺，也用选择加 氢催化剂。
非选择性加氢催化剂
深度加氢成饱和化合物用的催化剂。如苯加氢制环己烷用
的镍－氧化铝催化剂，苯酚加氢制环己醇、已二腈加氢制 己二胺用的骨架镍催化剂。
氢解催化剂
以亚铬酸铜为催化剂，油脂加氢氢解生产高级醇的过程。
脱氢催化剂
高温脱氢催化技术
如氧化铁－氧化铬－氧化钾可使乙苯（或正丁烯）在高温 及大量水蒸气存在下脱氢成苯乙烯（或丁二烯） 。
低温脱氢催化技术
由于脱氢一般需在高温、减压或大量稀释剂存在下进行，
能量消耗大。近年来，发展了在较低温度下进行氧化脱氢
催化技术。如聚乙烯用铋－钼系金属氧化物催化剂经氧化 脱氢制得丁二烯。
氢甲酰化催化剂
这类催化剂是工业生产中最早应用的络合催化剂。用烯烃
与合成气 （CO+H2） 在催化剂存在下反应生成多一个碳原子 的醛。如用乙烯、丙烯为原料经氢甲酰化（即通称的羰基 合成）制得丙醛、丁醛。
各种过渡金属羰基络合物对氢甲酰化反应均有催化作用。
但只有钴和铑的羰基络合物用于工业化生产。氢甲酰化过 程过去用羰基钴络合物为催化剂，在液相高温高压下进行。
近年来，用羰基铑膦络合物催化剂，反应压力由原来的 20MPa降到5MPa，而且提高了正构醛的选择性，节省了能 量，降低了成本。
目前，在研究铑的回收方法及寻找代替铑的其他价廉易得 的高效催化剂，并研究负载型络合催化剂，以简化分离工 艺。
聚合催化剂
聚乙烯主要分为低密度和高密度两种。
齐格勒型催化剂制成的聚乙烯
过去，前者多用高压法（100?300MPa）生产，以氧、有机过氧 化物为催化剂。后者多用中压法或低压法生产，中压法以 载于硅铝胶上的铬 -氧化钼等为催化剂 ,低压法则用齐格勒型 催化剂 （以四氯化钛和三乙基铝体系为代表 ），在低温低压下 聚合。
近年来开发了新型高效催化剂，虽各厂有其独特的新催化 剂，但多用以镁化合物为载体的钛－铝体系催化剂，目前 已达到每克钛可制得数十万克以上聚乙烯的水平，由于聚 合物中残留催化剂极少，可以免去聚合物的净化处理，降 低了成本。此外，还开发了在低压下生产线性低密度聚乙 烯的过程。
聚丙烯生产也开发了负载型的钛－铝体系高效 催化剂，每克钛可制得 1000kg 以上的聚丙烯。
水合催化剂 水合反应是指水与另一物质分子化合成为一个分子的反应 过程。水分子以其氢和羟基与物质分子的不饱和键加成生 成新的化合物，在此过程中起到催化作用的物质称为水合 催化剂，此种合成方法在有机化工生产中得到应用。
乙烯水合法制乙醇的反应工业上乙烯制乙醇用到的催化剂 水合过程是有机合成方法之一，但作为重要的生产方法， 还只限于少数类型产品，如乙醇及二元醇。
脱水催化剂 脱水可在加热或催化剂作用下进行，也可在与脱水剂反应 下进行。脱水反应是水合反应的逆过程 ,通常为吸热反应 般，高温低压有利于反应进行。此外，脱水过程绝大多数 须在催化剂存在下进行。水合过程所用的催化剂一一酸催 化剂也适用于脱水，常用的是硫酸、磷酸、三氧化二铝等。
醇的脱水过程
（1）乙醇脱水为乙烯的反应
采用硫酸或Y -氧化铝为催化剂。
（2）丁醇脱水为烯烃的反应 不同催化剂，主要产物不同，催化剂具有极高的选择性。
烷基化催化剂 烷基化是烷基由一个分子转移到另一个分子的过程。是化 合物分子中引入烷基（甲基、乙基等）的反应。工业上常 用的烷基化剂有烯烃、卤烷、硫酸烷酯等。
在标准的炼油过程，烷基化系统在催化剂 （磺酸或者氢氟酸 ） 的作用下，将低分子量烯烃 （主要由丙烯和丁烯组成 ）与异丁 烷结合起来，形成烷基化物 （主要由高级辛烷，侧链烷烃组 成）。
烷基化反应可分为热烷基化和催化烷基化两种。
由于热烷基化反应温度高，易产生热解等副反应，所以工 业上都采用催化烷基化法。主要的催化烷基化有：
烷烃的烷基化，如用异丁烯使异丁烷烷基化得高辛烷值 汽油组分：②芳烃的烷基化，如用乙烯使苯烷基化：苯与 乙烯反应生成乙苯用的无水三氯化铝－氯化氢催化剂
③酚类的烷基化，如用异丁烯使对甲酚烷基化： 由于硫酸和氢氟酸都具有较强的酸性，对设备的腐蚀相当 严重。因此从安全生产和保护环境的角度来看，这两种催 化剂均不是较为理想的催化剂。目前研究比较多的用固体 超强酸作为烷基化催化剂，但迄今为止尚未达到工业化应 用的阶段。异构化催化剂
一种同分异构体与另一种同分异构体相互转化的作用或过
程。改变化合物的结构而不改变其组成和分子量的过程。
一般指有机化合物分子中原子或基团的位置的改变。常在 催化剂的存在下进行。
催化剂主要有下列几类：
弗瑞德-克来福特型催化剂，常用的有三氯化铝 -氯化氢、
氟化硼 -氟化氢等。这类催化剂活性高，所需反应温度低， 用于液相异构化，如正丁烷异构化为异丁烷，二甲苯的异 构化等。
以固体酸为载体的贵金属催化剂，如铂 -氧化铝、铂-分子 筛、钯 -氧化铝等。这类催化剂属于双功能催化剂 ,其中金属 组分起加氢和脱氢作用，固体酸起异构化作用。
采用这类催化剂时，反应需在氢存在下进行，故也称临氢 异构化催化剂，用于气相异构化。烷烃、烯烃、芳烃、环 烷烃的异构化也可采用。尤其是乙苯异构化为二甲苯和环 烷烃的异构化只有这类催化剂有效。其优点是结焦少，使 用寿命长。
以固体酸为载体的非贵金属催化剂，如镍 -分子筛等，一 般也需有氢存在，用于气相异构化 ,但不能使乙苯异构化成 二甲苯。
ZSM-5分子筛催化剂，主要用于二甲苯的气相或液相异构 化。
歧化催化剂
应用歧化过程，可使一种烃转变为两种不同的烃，因此歧 化是工业上调节烃的供求的重要方法之一。最重要的应用 是甲苯歧化以增产二甲苯并同时生产高纯度苯，以及丙烯 歧化生产聚合级乙烯和高纯度丁烯（主要是顺、反 2-丁烯）
的三烯烃过程。
甲苯歧化反应甲苯转化为苯、二甲苯一般采用硅铝催化剂， 目前研究比较热门的是分子筛催化剂，例如丝光沸石型丝 分子筛。石油化工产品的生产过程中使用的催化剂种类繁 多，小编能力有限，欢迎各位七友批评指正！这些催化剂 的生产厂家有哪些，不同厂家生产的同类型催化剂，催化 效果怎么样呢？欢迎七友留言！
