石油化工催化材料的发展与策略

罗 勇（新疆华澳能源化工股份有限公司，新疆 克拉玛依 834000）

石油化工催化材料的发展与策略

罗 勇
（新疆华澳能源化工股份有限公司，新疆 克拉玛依 834000）

随着现代科学技术和工业发展的不断进步，催化技术在21世纪得到了迅猛的发展并对石油化工领域做出了巨大的贡献。本文主要简要概述了分子筛、茂金属及生物催化剂的发展应用，同时对社会上广泛应用的杂多酸、非晶态合金及固体超强酸等催化材料进行了相关概述。为了更好的满足石油化工所需，文章最后还对新型催化材料的研究与应用提出了一些建议，希望能对我国化工企业的发展提供帮助。

石油化工；催化材料；发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.056

催化技术作为我国石化工业的核心，在石油炼制、有机化工原料生产、合成材料的开发使用及精细化学品的合成工艺中都有着极为广泛的应用，催化剂作为催化技术的材料基础，起到了十分关键的作用。当前，工业催化剂的研究生产已经发展成为一门科学，在有关环境友好化化工技术中也在发挥着不可替代的作用，生物催化及新兴催化剂将是我国石油化工企业的未来发展方向，下面展开详尽的论述。

1　三类重大的催化材料

（1）分子筛。早在20世纪60年代，ReX型分子筛的出现代替了无定形硅铝成为了新型的催化裂化的催化剂，给汽油工业带来了大幅度的增产和高处理能力，被人们称之为一场炼油工业的技术革命；70年代ZSM-5分子筛被研究人员研制出来，给石化产业带来了大跨度的生产进展，并开发出苯烷基化、二甲苯异构化及润滑油催化脱蜡等一系列新工艺技术，开启了现代石油化工企业的新进程；80年代，TS-1型钛硅分子筛的成功研发给苯二酚等化工废料的排放带来了零污染的处理措施，在此基础上还发现了许多绿色化工研制技术，给我国的可持续发展创造了可能。

关于分子筛的发展现状，就国外而言，分子筛已经在无机膜、有机模板剂、污水处理及各种新型分子筛的研制中取得了研究进展与成就。我国在同领域内也均展开了研究，在新型分子筛的研制中也取得了突出进展，为我国今后对分子筛更好的深入研究奠定了基础。分子筛在我国石油炼制的过程中消耗巨大，石化行业一年化学反应所需的各类分子筛的数量从数百吨到上万吨不止。在如今新时代的科技带领下，分子筛将在石油化工和环境保护领域发挥更为重要的作用，但是其催化性能和研制成本都需要完善和提高，关于新型分子筛催化剂的研发不容忽视。

（2）茂金属。茂金属一般是指由环戊二烯基的过渡金属络合物和铝氧化物等所组成的一种过渡金属催化剂体系，与传统的聚烯烃催化剂体系相比较具有更强的催化性能和高活化性，而且在聚合物分子量的分布和催化共聚能力展示中具有更强的优势，是我国催化剂在工业应用中的一次革命，被称为新一代的聚合催化剂。

我国茂金属的开发研制起步较晚，因而发展还处于初级阶段。但是过渡金属的高成本是限制茂金属在石油化工企业中广泛应用的重要因素，努力寻求降低过渡金属的方法与技术是当前亟待解决的问题。

（3）生物催化剂。生物催化剂的明显优势在于其反应条件温和、选择性高副反应少且研制成本较低，在开发与研究绿色化工技术的生产领域中会产生巨大的经济效益。在人们的日常生活中，生物催化剂主要表现在药物合成和精细化学品的研制中，并取得了较大的进展，在国内外的市场份额中均占据有一定比例。在石油化工领域中的应用虽然也有了很大突破但是仍然需要更为先进的科学技术来与之相结合，为我国以后研制新型的石油化工产品做好技术准备。

2　已实现工业大范围应用的催化材料

（1）杂多酸。杂多酸是一种分子里含有较多杂原子和多原子的含氧多酸，以其在催化过程中所表现出来的强酸化性、氧化性及光电催化能力而得到了社会上的关注。杂多酸的应用范围极为广泛，在大部分的酶催化反应和常见的氧化反应中都取得了良好的效果，如烯烃水合反应、羧基化反应、制取丙烯酸等催化反应，已经实现了固体酸催化的工业化发展，下一步需要在石油化工、精细化工等领域进行开发研究。

（2）非晶态合金。非晶态合金是近几年出现的具有微观组织结构的新型金属功能材料，主要优势在于高活性的催化能力和较为快速的制取工艺，表现在大部分金属都可以通过快速冷却的方式形成非晶态合金，且其催化活性的程度可以根据实验条件的差异来调节，有利于非晶态合金开发更多的优良性能。

（3）固体超强酸。该催化剂的主要优势在于其酸度高、研制简单、易保存且可在高温下使用，在酰化、聚合、脱水等化学反应中表现出了超强的催化活性，即使在常温状态下，其催化活性也比一般的催化剂更为稳定，是一种发展前景良好的新型催化材料。

3　关于新兴催化材料的研究

（1）纳米。纳米是一种直径在1-100nm之间处于宏观与微观物质的过渡态的超细微粒子，主要优势表现在小量子效应、团簇效益、尺寸效应等，这些特性使得纳米材料催化剂在力学、光学及磁学等诸多方面能够开发出更多的新型技术。在化工企业中，超细纳米粒子催化剂的催化活性比一般粒子催化剂要高出好几十倍，在我国的未来发展中将发挥出十分广泛的作用。

（2）离子液。离子液体是一种由阳离子与复合阴离子所组成的一种绿色高效的复合盐，对于以可持续发展为主的绿色化工企业而言具有十分重要的现实意义。离子液体的优势主要表现在安全无毒、性质可调节、经济效益高等显著特征上，由于其制备的成本较低且制作简单，所以很容易在石油化工企业进行大范围的研制和生产，目前离子液体已经在烯烃二聚、烷基化等诸多催化反应中得到了初步的发展应用。

（3）金属碳化物及氮化物。金属碳、氮化物作为催化剂的载体已经在工业企业中得到了初步的应用，与传统的硫化物催化体系相比，金属碳、氮化物的催化反应可以直接发生C-S键的断裂，可以使得耗氢量大大降低，从而降低反映成本。

4　总结

关于石油化工催化材料的选择与发展，在考虑到材料的稳定性、活化性等基础特性的同时，也要考虑到催化材料在实际工业中的应用效果。21世纪作为高新科技技术突飞猛进的新时代，许多新兴催化材料已经得到了社会各界的广泛关注，具有很好的发展前景，希望有关研究人员能够在完善已有催化材料的基础上加大对新兴催化材料的研究。

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