了解石化催化剂的特点及应用情况，掌握石油化工生产的关键

了解石化催化剂的特点及应用情况，掌握石油化工生产的关键

石油化工催化剂

催化剂行业中的重要产品，用于石油化工产品的化学加工。催化剂的种类很多，主要分为氧化催化剂、加氢催化剂、脱氢催化剂、氢甲酰化催化剂等。使用的催化剂有很多种，如催化催化剂、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。其中前五种用量较大。今天小七就带大家了解一下这几种催化剂的特点和应用，供大家参考！

氧化催化剂

石油化工生产含氧产品的大部分工艺过程都是选择氧化过程，选择氧化产物占有机化工产品总量的80%，所用的催化剂首先要有较高的催化选择性，选择氧化催化剂可分为气相氧化催化剂和液相氧化催化剂。

以乙二醇生产为例，氧气和乙烯的单位消耗占乙二醇生产成本的85-90%，而二者的单位消耗主要取决于催化剂的选择性。醇类装置的核心竞争是催化剂的竞争。高选择性的催化剂不仅直接决定乙烯、氧气等原料的单位成本，而且生成的副产物和杂质更少，乙二醇和环氧乙烷产品质量更高。

气固氧化催化剂

气固相氧化催化剂由载体碳化硅或α-氧化铝和活性组分钒钛氧化物组成，主要分为以下五类：

（1）乙烯氧化制备环氧乙烷时使用的银催化剂，以碳化硅或α-氧化铝为载体（加少量氧化钡作助催化剂），收率已超过100%。

2010年10月20日，燕山分公司研制的高选择性银催化剂YS-8810在上海石化二号乙二醇装置首次投入工业使用，运行效果良好，装置质量有了很大提高。

（2）以钒钛氧化物为活性组份喷涂在碳化硅或刚玉上制成的催化剂，用于氧化邻二甲苯生产苯酐。喷涂在刚玉上的催化剂，用于氧化苯或丁烷生产顺酐。

邻二甲苯氧化为邻苯二甲酸酐

该类催化剂的改进是向着多组分发展，已出现八组分催化剂。载体形状也由球形变为环形、半圆形等，以利于传热。总的趋势是追求产品的高负载、高产率、高纯度。

（3）银-浮石（或氧化铝）、氧化铁-氧化钼及电解银催化剂用于醇类氧化为醛或酮，如甲醇氧化为甲醛。

（4）氨氧化催化剂：20世纪60年代开发了以氧化硅为载体的铋-钼-磷复合氧化物催化组分的催化剂，将丙烯、氨和空气通入该催化剂中，一步合成丙烯腈。

丙烯腈合成反应

为了提高选择性和收率，减少环境污染，催化剂不断得到改进，有的新型催化剂所含元素可能多达15种。

（5）氧氯化催化剂：20世纪60年代开发了氯化铜-氧化铝催化剂，将乙烯、氯化氢和空气或氧气通过沸腾床反应器，生成二氯乙烯。乙烯单体。此法对电力昂贵、石油化工发达的地区发展聚氯乙烯十分有利。

液相氧化催化剂

将芳香族侧链氧化为芳香族酸的催化剂，例如将醋酸钴和少量溴化铵加入到对二甲苯的醋酸溶液中，加热，然后用空气氧化，生成对苯二甲酸。

乙烯和丙烯经氧化生成乙醛和丙酮（瓦克法），以含有少量氯化钯的氯化铜溶液为催化剂，通入烯烃、空气或氧气，经一步或两步反应得到所需的含氧化合物。

氯醇法生产环氧丙烷

液相氧化催化法对反应设备腐蚀严重，已逐渐被有机过氧化物法所取代，此法仅用于制备环氧丙烷。

加氢催化剂

该类催化剂用于产品生产过程中，也广泛应用于原料及产品的精制过程中，根据加氢条件不同分为三类：

选择性加氢催化剂

石油烃裂解所得乙烯、丙烯作为聚合原料时，必须先进行选择加氢，除去其中的炔烃、二烯烃、一氧化碳、二氧化碳、氧气等微量杂质，而不损失烯烃。所用催化剂一般是将钯、铂或镍、钴、钼等负载于氧化铝上。通过控制活性物质量、载体及催化剂的制造方法，可得到不同性能的选择加氢催化剂。其它应用还有裂解汽油的精制，硝基苯加氢还原为苯胺等，也使用选择加氢催化剂。

非选择性加氢催化剂

用于深度加氢制饱和化合物的催化剂，如苯加氢制环己烷的镍-氧化铝催化剂、苯酚加氢制环己醇的骨架镍催化剂、己二腈加氢制己二胺的骨架镍催化剂等。

氢解催化剂

以亚铬酸铜为催化剂，对油脂进行加氢氢解生产高级醇的工艺。

脱氢催化剂

高温脱氢催化技术

例如氧化铁-氧化铬-氧化钾在高温和大量水蒸气存在下，能将乙苯（或正丁烯）脱氢为苯乙烯（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，消耗大量能源，近年来，较低温度下的氧化脱氢催化技术已得到发展，如聚乙烯采用铋-钼金属氧化物催化剂，经氧化脱氢生产丁二烯。

氢甲酰化催化剂

该类催化剂是工业生产中最早应用的复合催化剂，烯烃在催化剂存在下与合成气（CO+H2）反应，生成碳原子数多一个的醛，如以乙烯、丙烯为原料，再经氢甲酰化（即所谓羰基合成）生成丙醛、丁醛。

各种过渡金属羰基配合物均可催化氢甲酰化反应，但工业生产中仅采用钴、铑羰基配合物，反应在液相中高温高压条件下进行，近年来采用羰基铑膦配合物催化剂，反应压力由20MPa降至5MPa，且提高了正醛的选择性，节约了能源，降低了成本。

目前，正在研究回收铑的方法，以及寻找其他廉价、易得、高效的催化剂来替代铑。还正在研究负载型复合催化剂，以简化分离过程。

聚合催化剂

聚乙烯主要分为低密度和高密度两种。

齐格勒型催化剂生产的聚乙烯

前者过​​去多采用高压法（100～），以氧气和有机过氧化物为催化剂生产；后者多采用中压法或低压法生产，中压法采用硅铝凝胶负载的铬-钼氧化物为催化剂，低压法采用齐格勒型催化剂（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，又开发出新的高效催化剂。虽然各厂都有自己独特的新型催化剂，但大多数都是采用以镁化合物为载体的钛铝体系催化剂。目前已达到每克钛生产数十万克以上的聚乙烯的水平。由于聚合物中残留催化剂极少，可避免聚合物的纯化，降低成本。此外，还开发出低压生产线性低密度聚乙烯的工艺。

对于聚丙烯生产，还开发了负载型钛铝体系高效催化剂，每克钛可生产100克以上的聚丙烯。

水合催化剂

水合反应是指水和另一种物质分子结合形成分子的反应过程，水分子利用自身的氢和羟基加到物质分子的不饱和键上，形成新的化合物，在这个过程中起催化作用的物质就叫做水合催化剂，这种合成方法用于有机化工生产。

乙烯水合反应生成乙醇

乙烯制乙醇工业生产中使用的催化剂

水合工艺是有机合成方法之一，但作为重要的生产方法，其生产的产品还仅限于乙醇、二醇等少数类型。

脱水催化剂

脱水可以在加热或催化剂作用下进行，也可以在脱水剂作用下进行。脱水反应是水合反应的逆过程，通常为吸热反应，一般高温低压有利于反应进行。另外，脱水过程大多必须在催化剂存在下进行。水合工艺所用的催化剂——酸催化剂也适用于脱水，常用的有硫酸、磷酸、氧化铝等。

酒精脱水

（1）乙醇脱水制乙烯

采用硫酸或γ-氧化铝作催化剂。

（2）丁醇脱水制烯烃

不同催化剂的主要产物不同，且催化剂具有极高的选择性。

烷基化催化剂

烷基化是将烷基从一个分子转移到另一个分子的过程，是将烷基（甲基、乙基等）引入化合物分子中的反应，工业上常用的烷基化剂有烯烃、烷基卤化物、硫酸、烷基酯等。

在标准炼制工艺中，烷基化系统将低分子量烯烃（主要为丙烯和丁烯）与异丁烷在催化剂（磺酸或氢氟酸）作用下结合，生成烷基化油（主要由高级辛烷和侧链烷烃组成）。

烷基化反应可分为热烷基化和催化烷基化两类。

由于热烷基化反应温度较高，容易产生热分解等副反应，工业上多采用催化烷基化。主要的催化烷基化方法有：

①烷烃的烷基化，如异丁烷与异丁烯烷基化可得到高辛烷值汽油组分：

②芳烃的烷基化，例如苯与乙烯的烷基化：

无水氯化铝-氯化氢催化剂用于苯与乙烯反应生成乙苯

③酚类化合物的烷基化，例如对甲酚与异丁烯的烷基化：

由于硫酸和氢氟酸均为强酸性，对设备会造成严重的腐蚀，因此从安全生产和环保角度考虑，这两种催化剂都不是理想的催化剂。超强酸作为烷基化催化剂，但还未达到工业化应用的阶段。

异构化催化剂

将一种异构体转化为另一种异构体的行为或过程。改变化合物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位置的改变。通常在催化剂存在下进行。

催化剂主要有以下几种类型：

① -型催化剂，常用的有氯化铝-氯化氢、氟化硼-氟化氢等。该类催化剂活性高，所需反应温度低。用于液相异构化，如烷烃正丁基异构化成异丁烷、二甲苯异构化等。

②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。该类催化剂为双功能催化剂，其中金属组分起加氢作用。

和脱氢作用，固体酸起着异构化作用。

使用该类催化剂时，反应必须在氢气存在下进行，所以又称加氢异构化催化剂，用于气相异构化。也可用于烷烃、烯烃、芳烃、环烷烃的异构化。只有该类催化剂对苯异构化为二甲苯和环烷烃有效。其优点是结焦少，使用寿命长。

③以固体酸为载体的非贵金属催化剂，如镍-分子筛，一般也需要氢气存在进行气相异构化，但不能将乙苯异构化为二甲苯。

④ZSM-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

歧化工艺可将一种烃转化为两种不同的烃，因此歧化是工业上调节烃类供需的重要方法之一，其最重要的应用是甲苯歧化，以增加二甲苯产量，同时生产出高纯度苯；以及丙烯歧化生产聚合级乙烯和高纯度丁烯（主要是顺式和反式2-丁烯）的三烯烃工艺。

甲苯歧化反应

甲苯转化为苯和二甲苯一般采用硅铝催化剂，目前最热门的研究课题是分子筛催化剂，如沸石型丝分子筛。

石油化工产品生产过程中用到的催化剂种类繁多，编辑能力有限，欢迎批评指正！这些催化剂的厂家有哪些？不同厂家生产的同类型催化剂催化效果如何？欢迎留言！

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