石油化工催化剂论文

石油化工催化剂论文（共8篇）

石油化工催化剂论文 篇1

催化剂作为一种可以加快或者减慢某种物质的化学反应速率, 而自身反应前后的质量和化学性质并不发生改变的物质。自从二十世纪三十年代工业催化剂开始萌芽, 到现在经历了近80年的蓬勃发展, 工业催化剂得到了质的飞跃。催化剂在石油化工领域得到了非常大的应用, 同时也经历着新世纪的机遇和挑战。本文将从石油化工催化剂的种类、应用, 目前石油化工催化剂的研究进展以及未来石油化工催化剂的发展趋势几个方面进行重点的论述。

一、石油化工催化剂的种类、应用

1. 石油化工催化剂的种类

根据催化剂在化学反应过程中的作用的不同, 将其分为:氧化型、加氢型、氢甲酰化、脱氢型以及聚合型这五大类主要常用催化剂[1]。除此之外, 仍有歧化催化剂、烷基化催化剂、脱水、水合催化剂等。其中的氧化型催化剂在化工中主要采用具有高度选择性的氧化催化剂, 选择性氧化催化剂又分为液态型氧化催化剂以及气固型氧化催化剂两大类。

2. 石油化工催化剂的应用

催化剂在石油化工产业中具有相当广泛的应用, 据统计90%以上的化工产品生产过程中都需要使用催化剂, 而催化剂的每一次变革必然导致石油产业的震动。在1930-1980年期间时催化剂化工时代的黄金期, 同时也带动了石油产业的发展。目前石油化工催化剂主要应用于合成氨及合成甲醇催化剂, 石油炼制及合成燃料工业催化剂, 基础无机化学用工业催化剂, 基本有机合成用工业催化剂, 三大合成材料用工业催化剂, 精细化工及专业化学品中的催化剂等。

二、目前石油化工催化剂的研究进展

随着科技、经济的发展, 石油化工催化剂的技艺和理论也得到了空前的发展。同时, 人们对于石油的需求与日俱增也刺激石油的不断改革, 人们对催化剂的质量也提出了更高的要求。下面, 通过举例, 简要介绍几种主要石油化工催化剂的研究进展。

1. 烯烃类催化剂

烯烃类催化剂在石油化工应用的主要是乙烯和丙烯催化剂。乙烯与丙烯是多种有机化合物合成的基础, 在化工产业中占有重要的地位。传统的烯烃类裂解技术经过研发, 现如今已经有成熟的、高效率的裂解工艺, 并且向着更加高效、节能的催化剂方向发展。烃类裂解催化剂是将高分子量的烃类裂解为小分子量的乙烯、丙烯, 目前采用的改进的ZSM-5和分子筛技术, 可以将来自蒸汽的高级烃类裂解为乙烯、丙烯等, 此项技术节省了能力消耗、增加了效率。中国石化研究所已经开发出不用稀释剂, 采用高真空的技术将高级的烯烃类裂解为丙烯等。

2. 甲苯类催化剂、苯乙烯催化剂

目前采用的歧化以及烷基转移催化剂可以将甲苯转变为市场需求量逐年增加的二甲苯, 这项技术满足了二甲苯的供应。然而传统的非选择性催化技术限制了二甲苯的大量、高效生产, 因此高选择性催化技术近些年得到了广大的研发, 并且已经应用到了生产中。

苯乙烯催化剂在传统的生产中只是苯的直接脱氢, 而如今生产工艺已经发生了巨大的变化。原先应用的催化剂主要成分是三氧化二铁, K2O为助催化剂, 还有其他的成分如铬等。随着发展, 铬等有毒成分已经去除, K的成分也减少了, 为了防止K的流失, 而催化剂的使用寿命大大增加。国外又开发了新的研究方向, 如改变催化剂的物理性状、增加Fe与K的相互结合、改变K的分布等。

3. 环氧乙烷催化剂

环氧乙烷的生产, 传统多采用乙烯在Ag作为催化剂的作用下直接生成, 因此需要大量的乙烯, 因此, 研发出高活性的催化剂显得非常必要。通过近几年的研究, 已经掌握了研发高活性、高选择性的Ag催化剂。高活性和选择性的YS-8810催化剂的生产, 标志着中国拥有自主知识产权的高活性Ag催化剂的诞生[2]。

三、石油化工催化剂的发展趋势

1. 绿色节能、低碳催化剂

石油产业是耗能大, 排碳多的产业, 每年有大量的能源被消耗, 同时也对破坏了环境。发展绿的节能、低碳催化剂, 在加快反应的同时, 有减少了化学反应所消耗的能量, 同时降低了反应过程中碳的排放, 代表物质为甲基丙烯酸甲酯和环氧丙烷两种物质的生产。前者在传统催化剂的作用下, 产生了大量的腐蚀性副产物, 副产物的处理需要消耗大量的能量以及人力物力, 带来了巨大的经济损失。通过新的绿色催化剂的使用, 甲基丙烯酸甲酯的生产只产生少量腐蚀性副产物以及水蒸气, 节约了能量和经济损失。环氧乙烷的生产, 传统方法腐蚀设备以及操作繁琐, 通过钛硅分子筛 (TS-1) 催化剂的开发, 不仅操作简便, 对设备影响小, 而且属于环境友好型催化剂, 保护了环境[3]。

2. 新材料替代路线的研发

石油是不可再生能源, 因此研发新材料替代路线迫在眉睫。现在正在研发从天然气或者其他物质中提取所需的物质来替代石油化工产品, 这样能缓解石油的不断减少趋势。而催化剂是这项替代技术的关键。烷基转化技术以及煤基转化技术都是此路线的两种代表技术, 可以将石油化工提取的物质, 通过其他物质提取出来, 而催化剂的使用是这项技术变得高效、节能。为了应对环保、稳定、经济等因素, 新型催化材料正在不断发展, 如纳米材料、多孔复合材料以及非晶态合金等催化剂在将来都是研发的方向。

结语

石油化工催化剂在化工产业中占有举足轻重的地位, 催化剂产业的发展与石油化工产业相互作用、相互促进。石油化工催化剂目前发展趋势良好, 虽然仍存在一些问题, 但整体趋势向着环境友好型的绿色催化剂方向发展, 新材料替代路线的研发也是未来催化剂发展的重要方向。纳米材料、固态超强酸、多孔复合材料以及非晶态合金等催化剂都是催化剂新的研发方向。

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, 2012, 06:719-727.

[2]金玉杰, 尚秀丽, 王群, 郭薇薇.纳米催化剂的制备及在石油化工中的应用[J].兰州石化职业技术学院学报, 2008, 03:11-13.

石油化工催化剂论文 篇2

摘要：某些化工废水经常规生化工艺处理后,出水的COD和色度值仍较高,直接采用混凝处理效果不理想,且对混凝剂的`消耗量大.为此,考察了催化铁内电解作为生化后处理工艺的可行性及其作用.试验结果表明,将催化铁内电解置于生化工艺之后,其出水再经絮凝沉淀处理可以取得较好的脱色效果,对COD等污染物也有一定的去除作用,说明催化铁内电解法不但可以作为难降解化工废水的生化预处理工艺,还可作为生化后处理工艺.作 者：刘霞    李少林    魏宏斌    马鲁铭    苏杨    LIU Xia    LI Shao-lin    WEI Hong-bin    MA Lu-ming    SU Yang  作者单位：刘霞,李少林,魏宏斌,马鲁铭,LIU Xia,LI Shao-lin,WEI Hong-bin,MA Lu-ming(同济大学,环境科学与工程学院,上海,92)

苏杨,SU Yang(上海中耀环保实业有限公司,上海,200092)

期 刊：中国给水排水  ISTICPKU  Journal：CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)：, 22(19) 分类号：X703.1 关键词：催化铁内电解    后处理    化工废水    絮凝   

我国石油化工废催化剂的综合利用 篇3

关键词：废催化剂,石油化工,资源化,无害化

据统计,90%以上的石油化学反应是通过催化剂来实现的[1]。 催化剂再 生后原有 的活性受 损 ,多次再生后,活性低于可接受的程度时,就成为废催化剂[2]。 随着石油 化工业的迅 速发展 ,石油化工废 催化剂的产量也迅猛增长。

石油化工废催化剂中往往含有一些有毒成分, 主要是重金属和挥发性有机物,具有很大的环境风险,对其进行无害化处理处置显得尤为重要。 此外, 石油化工废催化剂中有较高含量的贵金属或其他有价金属,有些甚至远高于某些贫矿中的相应组分的含量,金属品位高,可将其作为二次资源回收利用[3]。 对石油化工废催化剂进行综合利用既可以提高资源利用率,更可以避免废催化剂带来的环境问题,实现可持续发展。

1石油化工废催化剂产量预测

108t/a[4],而同年石 油化工废 催化剂的 产量为1.62× 104t/a[5],每消费1 t石油约产生0.05 kg石油化工废催化剂。 据此,根据我国每年的石油消费量即可估算出当年的石油化工废催化剂的产量[6,7]。

近年来,我国石油化工废催化剂的产量估算见表1。

由表1可知,我国每年石油化工废催化剂的产生量已达数万吨,且在逐年递增。根据第一财经研究院的预测[8],2015年中国石油消费量将达到5.85×108t。 按照本文的预测方法, 预计2015年我国石油化工废催化剂的产量将达到2.92×104t。 所以,石油化工废催化剂的处理与处置应受到广泛的重视。

2石油化工废催化剂的成分及危害

贵金属和其他有价金属被广泛用于制作石油化工催化剂,有些石油化工催化剂因活性的需要不得不采用或添加一些有毒成分,如Cr2O3、 有机铝 、 挥发酚等。 此外,石油化工催化剂在使用过程中吸附了原料、反应物、设备材质等方面的有毒物质,这些物质就成了石油化工废催化剂的成分。

部分新鲜石油化工催化剂的组分见表2[9,10,11,12,13,14,15,16,17],石油化工废催化剂的成分见表3[18,19,20,21]。

由表2、表3可知,石油化工废催化剂的主要成分与新鲜催化剂相比基本不变,只是经过长时间运行后,有机物和Ni、Cr、Cu、Pb等重金属会沉积在催化剂表面或剂孔中,少量的Na、Mg、P、As等元素也常存在于废催化剂中。 对于含贵金属的石油化工废催化剂,贵金属基本没有流失,具有较高回收价值。

目前,我国一般将石油化工废催化剂当做一般工业固体废弃物直接填埋在工业固体废弃物填埋场或堆弃。 在不规范填埋的条件下,废催化剂有直接暴露在自然环境中的风险,其中有害组分可能会被雨水或者垃圾渗滤液浸出, 造成土壤和水体污染; 挥发性物质可能在阳光照射下挥发而造成空气污染;有些废催化剂的粒径很小,只有几十到几百微米,极易被人吸入,从而危害人体健康[22]。

3石油化工废催化剂的综合利用

3.1贵金属的回收

贵金属在地壳中含量低、储量少,价格昂贵,所以废催化剂中的贵金属很有回收价值。 国外发达国家在20世纪50年代就开始回收废催化剂中的贵金属,并形成了一定规模的产业。 国内起步较晚,但随着对环境保护的重视及原油和金属价格的上扬, 也进行了积极的研究并取得了较大的成果[5]。

按工艺的不同,回收废催化剂中贵金属的方法分为火法和湿法两种[8]。 在国内火 法应用较 少 ,主要以湿法为主[23]。

3.1.1火法工艺

火法工艺主要包括熔炼法、 氯化法和焚烧法。 熔炼法应用普遍,需对废催化剂进行必要的预处理并选择合适的熔剂、捕集剂、熔炼设备及操作制度。 其中氯化法能耗少,操作简便,试剂消耗少,对Rh的回收率高,但Cl2有毒且严重腐蚀设备;焚烧法流程短、效率高、处理成本低,适用于单一炭质载体废催化剂[24]。 火法工艺对设备要求高,且要达到一定规模才有明显优势。

研究降低对设备的要求、节省熔剂和减少能耗是优化火法工艺的重点。 Sebasti觔o[25]将硫酸氢钾作为熔剂,把含铂石油化工废催化剂(Pt/A12O3或Pt Sn In Al2O3)和熔剂以1∶10的比例在450 ℃熔融3 h,80 ℃ 下将熔渣溶于水并离心分离, 再将滤渣水洗并分离,即得到铂精渣。 离心上清液中可回收KAl(SO4) 2·12H2O、Al(OH)3、Sn S2和In2S3。 与传统的 熔炼法相比, 该工艺对反应条件要求低且节省25%的熔剂,金属回收率大于99.5%。

3.1.2湿法工艺

湿法工艺包括载体溶解法、活性组分溶解法和

全溶解法。 含贵金属的石油化工催化剂多以Al2O3为载体,其中 γ-Al2O3易溶解于盐酸或硫酸,而 αAl2O3溶解性差[26]。

湿法工艺的不同处理方法对比见表4。

3.1.2.1浸溶

金属从废催化剂中的浸出效果直接影响金属的回收率,所以提高金属的浸出率就成为研究的重点。D.Jafarifar[27]研究了超高速微波辅助浸出对用王水浸溶用于烃类异构化的铂铼双金 属废催化 剂 (0.2%Pt,0.43%Re)的影响。实验分别采用两种方法溶浸样品。 一是王水与废催化剂液固比为5,将样品在王水中逆流浸出2.5 h; 二是王水与废催化剂液固比为2,用超高速微波辅助样品在王水中浸出5 min。 铂和铼分别以氯铂酸铵和高铼酸 钾的形式 被浸出,两种方法的铂浸出率分别为96.5%和98.3%, 铼浸出率分别为94.2%和98.9%。 结果表明,方法2减少了王水用量和浸出时间并提高了金属的浸出率。 M.Niemel[28]也对微波辅助王水浸出废催化剂中Pt、Pd和Rh的效果进行了研究, 同样得到了理想的结果。 微波辅助浸出,高效节能且无污染,有利于清洁生产和环境保护,具有广阔的应用前景。

3.1.2.2提取和提纯

为了浓缩和提取浸出液中的贵金属,目前常采用的方法有还原沉淀法、溶剂萃取法及离子交换树脂法等。 传统工艺已不能满足分离多金属催化剂和稀土金属催化剂中金属的要求,而且浸出液中的一些离子也会影响贵金属的提取和提纯。 如能开发出无毒或低毒、 萃取容量高和能循环使用的萃取剂, 溶剂萃取法将具有巨大优势。

H.H.Nejad[29]比较了分别添加KCl、Na Cl和Li Cl对三辛基氧化膦(TOPO)萃取废脱氢催化剂浸出液中铂的影响。 实验表明,以1mol/L的KCl溶液作为添加剂时效果最好,萃取率达到90%且平衡时间在30 s以内。 该方法适合回收石油化工废催化剂中的铂,不需要使用多种萃取剂或离子交换柱,避免多次萃取,简单方便且效率高。 A.Das[30]评估了二硫代二乙酸从模拟废催化剂浸出液中萃取钯的效果,结果表明:5 min内浸出液中的钯几乎被完全萃取,而对Fe、Cr、Ni和Pt的萃取效果甚微,硫脲的盐酸溶液也几乎能完全反萃取出萃取液中的钯,显示出了二硫代二乙酸萃取剂卓越的选择性和萃取效率。

3.1.3贵金属回收新工艺

从废催化剂中回收贵金属的传统工艺都有各自的局限性和弊端,所以开发低耗、高效且通用性强的新工艺成为研究热点。

有些石油化工废催化剂 α-A12O3和Si O2(沸石) 含量较高。 王明等[31]研究了采用烧结-溶出法从废催化剂中回收铂的工艺。 首先将废催化剂焙烧脱炭,然后烧结废催化剂中的Al2O3、Si O2、Fe2O3,生成极易溶于热水的Na2O·Al2O3、Na2O·Si O2和能发生水解反应的Na O·Fe2O3, 加水充分 溶解氧化 铝基体,使铂富集在不溶渣中,再进行回收。 该方法对原料适应性强,解决了当基体中 α-A12O3含量比较高时,浸出效果不理想的问题,操作简单,试剂消耗少,渣率低,铂富集程度高,并能综合回收铝。

杨志平[32]提出了不需焙烧、不需加热、不需搅拌的常温柱浸法新工艺。 试验中将没有经过焙烧除炭的废催化剂在常温不搅拌的情况下用HCl+Na Cl O +Na Cl混合溶液溶浸24 h,钯浸出率大于96%,然后把铁板置换得到的钯精渣用HCl+Na Cl O3溶液再次溶解,再用二氯二氨络亚钯法纯化回收钯。 在实验基础上还进行了工业试生产,Pd的回收率达95%以上,产品海绵钯的纯度大于99.95%。 该工艺无需焙烧,流程短,费用低,无大气的污染,废水较少且易处理。 废渣为较纯的氧化铝颗粒,可以回收再利用。

3.2其他金属的回收

3.2.1有色金属的回收

含钼、镍、钒的催化剂也广泛应用于石油化工行业中,也多以氧化铝和沸石为载体。 提取钼、镍、 钒的主要传统方法有硫化沉淀法、 分步浸取法、碱浸法、酸浸法等[33],其中不少已用于工业生产。 为了避免传统方法的不足,近年来也开发了一些优化工艺和新工艺。

李艳荣等[34]先将钼、镍废催化剂在650 ℃下低温焙烧3h,烧掉其中的硫碳,同时样品中的硫化钼转化成氧化钼, 然后在85 ℃常压下用30 g/L的碳酸钠溶液浸出3 h(液固比6∶1)。钼的浸出率达90% 以上,浸出液中的铝浓度小于0.01 g/L,镍在溶渣中得到富集。 该低温焙烧-碱浸工艺与传统的高温焙烧-水浸工艺相比,不仅能耗低,浸出率高,而且避免了钼高温升华(温度低于熔点795 ℃时,钼就有显著的升华现象)而降低回收率的问题,具有应用前景。

因生物浸出法具有工艺简单、成本低、环境友好等优点,是回收钼、镍、钒的新方向。 Debabrata Pradhan[35]开发了生物-化学联合浸出废催化剂中的钼、镍、钒的新工艺。 实验分两步对废催化剂中的金属进行浸出, 第一步在初始p H值为2、35 ℃、亚铁离子浓度为2 g/L的条件下用铁氧化细菌对废催化剂浆液进行金属浸出,镍、钒、钼的浸出率分别为97%、92%和53%。 由于第一步钼的浸出率很低,所以第二步比较了(NH4)2CO3、Na2CO3和H2SO4对第一步残余物中钼的浸出效果, 实验表明,30 g/L的 (NH4)2CO3溶液浸出率最高。 完成两步溶浸后,镍、 钒、钼的浸出率分别高达97%、97%和99%。

3.2.2氧化铝载体的回收

目前国内主要从废催化剂中提取铂、钯、银等稀贵金属, 未充分回收占废催化剂50%~70%的氧化铝,一般被当作废弃物丢弃,造成了资源浪费和环境污染。 近年来,随着资源日益短缺和环境保护意识的加强,回收废催化剂中氧化铝,以实现对资源的全面综合利用也引起了人们的高度重视。

廖秋玲等[36]研究了一种从石油化工铝基废催化剂中回收铂后产生的高铝高酸尾液中回收铝的新工艺。 采用磁选除铁、降酸提铝、金属置换、重结晶等技术,最终得到了工业级铝铵矾晶体产品。 试验结果 表明 , 每处理1 t含铝废水 可得到纯 度99.35% 的铵矾502 kg和纯度95.5% 的硫酸铵30 kg,铝综合回 收率98.9%。 该工艺流 程短 , 实用性强,回收率高,基本达到了清洁生产。

冯其明等[37]强化了对石油化工行业某废铝基催化剂中氧化铝的回收。 将废催化剂与碱按一定比例混匀后,置于马弗炉中钠化焙烧,然后将焙烧后的原料溶于热水,过滤得到含钼、钒的铝酸钠母液再向滤液中通入CO2,用碳分法制取氢氧化铝,最后高温煅烧氢氧化铝获得氧化铝。 氧化铝产品达到国标一级产品标准,回收率可达90%。 经钠化焙烧预处理后,镍、钴的浸出率达98.2%、98.5%,优于同条件下直接酸浸法。 该工艺不仅充分回收了氧化铝也有利于其他组分的回收,提高了资源利用率。

吴平[38]以含Al(OH)340% 以上的醋 酸乙酯废催化剂铝渣为原料, 采用低渣合成二步法制PAC (聚合氯化铝)。 第一步将铝渣Al(OH)3与足量盐酸反应生成Al Cl3,同时与低沸点有机物分离;第二步为聚合调节反应, 在Al Cl3溶液中加入铝酸钙粉 (Ca O·Al2O3)反应生成[Al2(OH)4Cl2]m(即PAC)。 产品质量指标达到国家标准GB/T15892-2003Ⅱ的要求。 如果应用该工艺,将制得的水处理剂在企业内部使用,可以实现以废治废。

3.3其他资源化利用及稳定化处理

由于铁的价格比较便宜,一般不回收石油化工铁系催化剂(如XH系列和GS系列)中的铁。 通常将含铁废催化剂作为炼铁原料, 掺和到废钢铁、废车屑中加以冶炼回收,也有将废铁催化剂作氨合成催化剂原料和作脱硫剂使用[39]。

建筑材料固化是目前常用的重金属废物无害化处理方法,又因为某些催化剂的主要成分(Al2O3和Si O2)与水泥和 釉面砖的 原料基本 相似 , 所以在生 产中可以将磨碎的废催化剂代替部分原料。在美国水泥窑每年处理超过60 kt废催化剂。 茂名炼油化工股份公司附属水泥厂也用废催化剂制作水泥[40]齐鲁石化公司催化剂厂以掺和20%废催化剂(Na Y分子筛催化剂)的配方生产了质量达标的釉面砖;此外,也有将废催化剂作为铺路材料[39]。

4总结与展望

中国石油催化裂化催化剂首发美国 篇4

近年来, 兰州石化公司在立足国内市场的前提下, 瞄准国外市场, 在中国石油技术开发公司的帮助下, 参加了全球性的催化剂供应商招标, 与许多国外同行企业同台竞技, 成为美国雪佛龙等世界三大石油公司催化剂的供应商之一, 跻身全球五大催化裂化催化剂供应商的行列。今年6月24日, 兰州石化公司接到美国雪佛龙公司盐湖城炼油厂86 t催化裂化催化剂的试用订单, 标志着中国石油催化裂化催化剂首次进入美国市场, 在海外市场的开拓方面取得突破性进展。

接到试用订单后, 催化裂化催化剂团队反复推敲试生产方案, 通过优化工艺设备、精选生产原料等措施, 为试生产创造了良好条件。岗位操作人员精细操作、严格过程控制, 使得产品质量指标远远突破以往最高纪录。根据美国盐湖城炼厂试验室测试, 新产品各项理化指标全部达到客户要求。据悉, 余下的68.86t产品将分4批陆续发往美国。

石油化工催化剂论文 篇5

1 催化技术在技术创新中占有重要的作用

现阶段针对化工过程的强化以及发展在我国已经取得了一定的成效,以化肥工业、合成材料工业以及石化工业等为代表的领域推动了化工过程的快速发展,因此显示了我国化学工业强大的生命力。其中对催化剂的应用也出现了较大的发展:其中在化肥生产中有硫酸以及合成氨等产品,石化工业中使用的裂解、精馏等技术,这些均具有催化剂的应用。由于催化剂能够促进这些工业中化学反应的催化过程顺利完成,因此催化反应中催化剂就成了引领者。实际上催化剂虽然能够改变化学反应的速度,但又不进入到最终产物组织成分的物质。所以,通过新型催化剂的研发以及应用必然促进化学工业以及石油工业的飞速发展。由于氨铁催化剂的发明,上世纪20年代初期在国际范围内掀起了煤化工业的大发展,这也成了催化工艺在发展过程中一个极不平凡的里程碑。之后催化剂的发展在继续,其中将合成氨的压力要求突破性的降至较低程度,从而也使氨的价格降至低位,这就给合成氨的发展创造了条件。到了上世纪50年代,由于聚合催化剂的发明使得石油工业开始兴起。接着到了上世纪80年代还是由于催化剂的研发使得甲醇业得到了发展。通过相关的统计数据发现,约90%以上的化工生产过程必须有催化剂参与的情况下方能完成。所以催化技术在技术创新中占据着核心地位,而技术创新的关键就是进行新型催化剂的开发。

2 催化剂的开发

2.1 对化肥催化剂的开发

在催化剂研发中颇具成效的科研单位是湖北省化学研究所,该所通过10年的潜心研究已经产生了多种科研成果,其中具有自主知识产权的十多种有机硫和无机硫常温精脱硫剂以及五种精脱硫新工艺,且占到当前国内市场份额的70%左右。精脱硫属于化工生产过程气体净化的较为重要工序,改工序的效果程度会决定后工序生产的产品可靠性。在当前该所又推出了T302型精脱硫剂以及EZ-2型精脱硫剂,且受到市场的广泛好评。T302型精脱硫属于氧化铁型,由于其硫容比同类产品要高出4倍左右,加之强度较高且水煮不粉化,因此在国内合成氨、甲醇等众多领域得到较为广泛应用。经过国外有关公司测定,该产品的硫容要高出他们许多。而EZ-2型精脱硫剂属于宽温区氧化新型,使用的温区宽为200-370℃,其显著特点:硫容较大、强度好,经国内有关部门的测定显示,这种精脱硫剂比该行业标准要高二至三成。该科研所在近年来已经向国际市场进行了开拓,先后向美国、英国以及东南亚等过出口了多种型号的精脱硫剂,由此也说明了我国精脱硫剂技术已经得到了国际市场的认可。

2.2 石油化工催化剂的发展成就

在石油化工催化剂的研发中,辽宁某集团公司通过与我国有关科研部门的合作已经推出部分产品,最具影响力的有:CS系列丙烯聚合高效催化剂以及XY系列全密度的高校聚乙烯催化剂,另外还有改性PP工程塑料和聚醚等产品。事实上该公司已经获得了最高级别的国际质量体系的认证。产品CS-1型聚丙烯催化剂也顺利通过了国家科技攻关项目的验收。其因为价格较低且质量好而被大量作为该行业进口产品的替代者,继而在国内多个大型炼油厂进入应用,从而消除了国外在该行业中的垄断地位,同时为国家节余了较多的外汇。而CS-2型球形聚丙烯催化剂属于球形产品,其由于能够降低床层的阻力、增加空速,因此提高了生产能力,这项技术的发明是对国内市场空白的填充,若与国际同类产品进行对比,其质量甚至在某些方面已经超过了美国的有些公司水平,因此在国内市场占到八成的市场份额,在国际市场产品出口到中东、俄罗斯以及东南亚等国家。

3 结语

催化剂的组成一般包括:催化活性体、载体以及助剂等多种物质,属于较为复杂的组分结构体系,该组份以及结构能够影响催化剂的活性、选择性和使用的寿命等。从目前我国催化剂的使用来看已经达到了较高的水平,科研方面也有了一定的成就,然而进新型催化剂的开发还迫在眉睫,我国社会经济的发展需要该方面的促进作用。

摘要：从生产的角度来看化学工业属于标准的过程工业,这种产业推广的目的是为了将能量以及物质进行转化,其在转化的过程中需要相关的设备以及工艺等来辅助完成生产。当前为了提高化学工业的生产效率以及减少其对环境的污染,世界化学工业已经掀起了针对化工过程进行优化的风潮。在这种形式下,现针对该行业新型催化剂的具体开发进行探讨。

关键词：化学工业,强化化工,新型催化剂,开发

参考文献

[1]胡大为,杨清河,戴立顺.第三代渣油加氢RHT系列催化剂的开发及应用[J].石油炼制与化工,2013,(01):11-15.

石油化工领域催化精馏技术的应用 篇6

1 催化精馏技术概述

该化学过程是在同一个塔中完成反应和分离的。它是现阶段化学工程领域中一项新技术, 利用对CD的合理应用, 可以生成一种平衡反应产物, 使反应热应用于精馏中, 进而降低能耗, 达到节约成本的目的。在阶段这种催化精馏技术已经早石油化工领域中得到了广泛的应用。

1.1 催化精馏原理

在塔内对固体催化剂进行合理排布, 并实现催化反应和产物蒸馏分离, 将精馏分离和化学反应结合在一起, 展开同时的操作, 这样就会形成催化精馏圈, 其中, 对固体催化剂的使用可以起到催化作用, 同时还能作为促进产物有效分离的填料, 合理利用催化精馏技术可以实现产诶分离和催化反应之间的完美结合。

1.2 催化精馏的优点

催化精馏的过程体现出了减少再沸器的热负荷、缩短反应时间、节省能量、控制温度等一系列优点。同时使用催化精馏技术以后, 反应器和分离塔得到合并, 进一步简化了生产流程, 投资成本也得到了节约, 并且利用该技术生产出来的产品非常纯净, 其杂质含量非常低。

1.3 催化剂性能要求

在催化精馏的过程中中, 普遍会应用离子交换树脂和分子筛催化剂, 从性能上来看, 催化剂具有表面积充足的特点, 在反应过程中可以保证温度范围内的活性, 同时在进料过程中不溶, 且在反应中可以为液相反应的进行提供一个良好的通道, 便于汽液相可以得到自由的流动。

1.4 催化精馏操作能力的影响因素

第一, 催化剂的影响。催化剂的影响具体体现在以下几方面: (1) 催化剂颗粒大小, 催化剂颗粒越小其反应转化率越高。 (2) 催化剂床层高度, 在催化精馏过程中, 随床层高度增加反应转化率会逐渐减小。 (3) 催化剂操作条件、装填方式, 催化剂有效因子在低温下对反应影响不大, 高温条件下爱对反应的进行不利。第二, 操作回流比的影响。随着回流比的增加, 催化精馏反应转化率会不断增高, 同时回流比降低, 转化率线性会随之增加, 待增加到一定值时, 回流比对转化率就基本影响不大了。第三, 反应混合物性质的影响。催化精馏在反应体系的临界点以内的操作是进行催化精馏的重要条件, 一定要保证在临界点范围内, 这样才能使催化精馏得到有效实现。第四, 其它影响因素。为了使反应转化率得到提高, 会采用限流器在反应段与提馏段之间使部分液体滞留在反应段, 这样一来在高温高压下, 就能让部分反应物先在预反应器中转化, 通过这种方式使反应转化率得到提高。

2 催化精馏工艺流程和设备分析

2.1 催化精馏相关设备

一般来说, 催化精馏塔结构分为精馏段、反应精馏段和提留段三段。但是按照加料位置、原料、产物挥发度不同等因素的影响而有所不同。所以, 在工艺流程上会呈现出一定差异, 乙酸乙酯的工艺合成为例分析, 因为原料、产物的相对挥发度不同, 可以将催化剂筐的位置摆放在反应部位的上方、中段或者下方。在利用乙酸和乙醇催化合成乙酸乙酯的反应过程中, 可以将催化剂筐放置于反应部位上方。催化精馏塔主要由反应精馏段、精馏段两部分组成, 其中反应精馏段塔径为1000rain, 其中装有七层新型立体催化精馏塔板, 设于塔板上设, 将1.3m的固体酸催化剂装于催化剂筐和下部塔釜中。精馏段塔径是600rain, 将轻质陶瓷波纹规整填料装入其中, 装填高度为11m。催化精馏塔中共设有测温点5个和测压点2个, 每层催化精馏塔板上都设置了气液相取样口, 这样一来, 乙醇就可以从反应精馏段的底部进料, 乙酸则从反应精馏段顶部进料。

2.2 催化精馏工艺过程

乙酸和乙醇进入到反应精馏段顶部与底部之后, 乙醇成为蒸汽后向上升, 在上升的郭晨谷中与乙酸 (从反应精馏段顶部进料) 逆流接触, 在阳离子交换树脂的催化作用, 就会出现精馏作用。形成最低共沸物后, 乙酸乙酯、乙醇、水会从酯化塔的塔顶蒸出, 馏分 (经塔顶冷凝器冷凝后) 会进入分相器分相, 分相器的上层与下层溶液分别为酯相和水相。其中, 酯相有部分回流, 还有部分作为粗酯采出, 随后进人到精制塔精制, 在精制塔塔釜获得乙酸乙酯产品 (合格) , 随后水相会进入回收塔, 最后对乙酸乙酯及乙醇进行回收。

2.3 乙酸乙酯合成中的应用

乙酸乙酯是一种非常重要的有机溶剂, 作为一种化工基本原料目前已经广泛用于油漆、纤维素、药物等生产领域中, 目前国内外的市场需求量非常大。我国生产乙酸乙酯主要利用酯化法和乙醛缩合法, 这两种方法的原理为将反应精馏应用于酯化反应中, 将浓硫酸作为催化剂, 但是浓硫酸具有较强的腐蚀性, 同时还存在副反应多、污染严重等一系列问题, 其缺点非常明显。然而现阶段利用催化反应精馏, 同时与萃取合成乙酸乙酯工艺相结合, 萃取后的粗酯经精馏后, 其质量分数可以达到99.5%以上。从实验的角度上来说, 乙酸乙酯合成实验反应生成的乙酸乙酯尚不足以完全将反应生成的水从塔顶带出, 这样一来就会有部分反应生成的水未被带出而滞留在塔釜, 这样一来含水质量分数就会过高。从经济利益角度老看, 能源成本也会大大提高。所以粗酯回流在催化精馏过程中可以起到对乙酸乙酯-水-乙醇共沸体系中所需的酯进行补充的作用, 最终极大的促进反应向正方向移动。

3 催化精馏技术在石油化工中的应用

目前, 催化精馏已经在醚化、醚分解、烷基化等化工生产领域中得到了广泛应用, 下面就让我们针对这项技术在石油化工领域中的具体应用展开分析。

3.1 醚化反应

在醚化过程中, 实际上催化剂为酸性阳离子交换树脂, 与碳四、甲醇相混合, 将其作为原料, 催化精馏技术的应用可以得到最终生成物甲基叔丁基醚。在化工生产过程中, 利用催化精馏裂解还能得到高纯度异丁烯, 在合成过程中不用对醚化塔的馏出物进行水洗, 为防止和碳四烯烃发生反应生成共沸物而表现出损失, 需要在醇类碳原子数等于或者大于3的情况下进行操作。采用催化精馏法还能合成高辛烷值汽油调以及组分乙基叔丁基醚, 二者的性能都非常优良, 通过对反应精馏法的利用可以对传统反应方式过程过重产品组成分布宽及收率低等诸多弊端进行解决, 合成产品二醇醚, 其优势更加明显。

3.2 烷基化反应

所谓烷基化反应实际上就是利用催化精馏技术, 将异丁烷和正丁烯烷发生反应, 制取汽油调合料的过程, 利用这一化学反应生产出各种化学产品, 同时利用同种类型反应制取制造药物、油漆等。目前这种催化精馏技术已经在在工业领域得到了广泛的应用。

3.3 异构化 (歧化) 反应

作为汽油、柴油、润滑油等物质中的优良组分, 异构烷烃是合理利用催化精馏技术, 促进异构烷烃的收率的提高来得到的。现阶段烷基异构化技术已经在工业生产领域得到发展的非常成熟, 目前已经得到了比较广泛的应用。此外, 利用催化精馏法还能达到丁烯加氢异化的效果。

3.4 加氢反应

合理利用催化精馏技术可以实现烯烃杂质选择加氢, 这样一来, 烯烃杂质失去原有的化学活性, 对精馏分离去除非常有利, 还能迅速减少连串反应发生的几率。此外, 合理使用合适催化剂还能利用异丁烷氧化脱氢制取异丁烯。

3.5 水解、水合反应

利用水解、水合反应可以利用异丁烯水生成并制取叔丁醇, 在催化精馏的作用下将乙酸甲酯水解为甲醇和乙酸, 同时利用催化精馏还能使甲醇生成二甲醚, 或者也可以利用其它醚类脱水生成二烷基醚。

4 催化精馏发展展望

4.1 现有催化精馏技术缺陷分析

目前石油化工领域中使用的催化精馏技术始终存在一些缺陷, 反应过程和物系精馏分离只能同一温度条件下进行, 也就是说只能在催化剂具有较高活性的温度中使用, 如果催化剂的活性温度在物质临界点以上, 就不具备精馏分离条件。我们可以从以下几方面对催化精馏技术展开分析:首先, 催化剂的用量会随着反应的发生而变化, 并不能为催化反应提供足够的停留之间, 气速如果过高其层床压力过大, 这时会对仪器造成损伤;其次, 因为高分子材料具有一定的溶胀特性, 在一些反应物系中催化剂填料会出现膨胀的现象, 这时热稳定性是非常差的, 对催化剂进行加工显得非常困难。第三, 目前怎样利用不同的实验条件对合适的七日抽提速度、接触时间等进行确定, 成为目前技术应用的难点。总之, 只有所有条件均合适的时候, 催化精馏技术的优势才能充分展现出来, 同时催化剂装填方式的选择以及催化剂类型是非常重要分, 在不久的将来, 催化剂与集精馏填料于一体的整体填料催化精馏内构件将会得到大力发展。对于催化精馏工艺来说, 催化剂的寿命也有非常重要的影响, 因此对具有更高选择性、更长寿命的催化剂的选择始终是催化精馏技术领域中的重点。

4.2 催化精馏发展前景展望

目前国外先进国家研发了很多催化精馏塔结构, , 其中R&L结构、IFP Chevron结构、库拉列结构等是比较成功的, 各国还在对填料隔栅式、框板式等催化精馏塔进行努力的研发。目前在这方面我国齐鲁石化研究院、南京大学等多家科研单位已经取得了很大进展。从理论研究角度上来看, 已经建立起了相对完善的催化精馏理论体系, 通用数学模型及算机应用程序、气液平衡关系及反应速率间的相互影响等是目前比较成型的理论;从催化精馏技术为基础的新工艺研发角度上来看, 目前我国已经实现了用先进工艺代替许多落后生产工艺的技术革新;从自主知识产权研发角度来看, 相关塔结构和催化剂构件已经相继研发出来, 并应用于化学工业领域中。

5 结语

综上所述, 通过对催化精馏技术在我国石油化工领域中应用的研究, 我们可以清楚的看到, 这项技术的应用已经为我国产业注入了新的动能, 石油化工企业的生产成本得到了一定程度的降低, 国家资源的利用效率得到了极大的提高。站在现代社会产业的发展高度上来看, 大部分石油化工企业都是以社会及相关技术为依托来维系日常运作的, 催化精馏技术的应用具有非常重要的现实意义。总之, 石油化工企业还需在产业技术升级上进行进一步的探索。

摘要：目前催化精馏技术在石油化工领域中已经得到了广泛的应用, 与普通催化精馏技术相比, 这种技术将持有投资少、产品收率高以及能耗低等一系列优点。本文主要对催化精馏技术在石油化工领域中应用的情况展开分析, 并针对我国催化精馏技术的研发和应用进行进一步的探讨。

关键词：石油化工,催化精馏技术,应用

参考文献

[1]樊英杰, 孙世林, 张松显, 任海鸥, 王艳飞.催化精馏技术在高纯度醚类生产中的应用进展[J].当代化工, 2010, (3) :339-341+344.

[2]高彤.催化精馏新技术将撑开另一片蓝天——记福州大学化学化工学院王良恩教授[J].中国高校科技与产业化, 2010, (8) :69-71.

[3]赵素英, 周进银, 杨柏川, 王良恩.催化精馏与固定床联合工艺用于乙酸甲酯水解[J].化工进展, 2011, (4) :725-728+738.

石油化工催化剂论文 篇7

1 离子交换树脂催化剂的分类

1.1 强酸性阳离子树脂

强酸性阳离子树脂中含有大量的强酸性基团, 在溶液中容易分离出氢离子, 所以呈现酸性, 树脂在溶液中离解后, 本体所含的负电基团可以吸附溶液中的阳离子, 从而实现树脂中的氢离子和溶液中的阳离子进行交换。强酸性树脂的离解能力很强, 所以在酸性以及碱性的溶液中均能发生反应。强酸性的阳离子树脂在使用一段时间之后要进行再生处理, 使用化学药品让离子交换反应向相反的方向进行, 让树脂的官能团回复到原来的状态, 方便再次使用[1]。

1.2 弱酸性阳离子树脂

弱酸性阳离子树脂含弱酸性基团, 同样能在溶液中离解出氢离子, 发生离子交换的原理和强酸性阳离子树脂的工作原理一样, 只是酸性更弱, 在PH较小的环境下较难发生离子交换, 只能在中性、碱性和微酸性的溶液中发生反应, 同样使用酸进行再生。

1.3 强碱性阴离子树脂

强碱性阴离子树脂含有强碱性的基团, 可以在水中离解出氢氧根离子而呈现出酸性, 本体带有的正电基团可以和溶液中的阴离子吸附结合, 从而和阴离子进行离子交换。强碱性阴离子树脂具有很强的离解性, 在不同的PH下都可以进行离子交换, 通常使用强碱进行再生。

1.4 弱碱性阴离子树脂

弱碱性阴离子树脂含有弱碱性的基团, 在水中同样能够离解出氢氧根离子而呈现弱碱性, 本体带有的正电基团和溶液中的阴离子吸附结合, 从而进行阴离子交换, 只能在中性或者酸性的条件下进行离子交换, 采用碳酸钠进行再生。

2 离子交换树脂催化剂的实际应用

2.1 在低聚反应中的应用

在实际化工反应中, 最常见的低聚反应就是二聚反应、三聚反应以及苯乙烯低聚反应, Amberlyst15催化剂是一种酸性树脂, 在低聚反应中具有较好的催化活性, 催化活性仅仅次于Nafion/C催化活性, 但是Nafion/C的制作工艺非常复杂, 虽然具有较高的催化活性, 但是制作成本却大大增加了, 从而提高了化工反应中低聚反应的成本, 而Amberlyst15催化剂不仅具有较高的催化活性, 制作工艺也比较简单, 成本比较低廉, 所以, 在实际的化工生产中, Amberlyst15催化剂具有更为广泛的运用, 尤其是在缩合反应、开环环化反应以及重排反应中的运用非常广泛[2]。

2.2 在烷基化反应中的应用

在化工生产中, 芳香族化合物的生产通常采用烷基化反应, 参与反应的化合物有链烯烃、醇类以及卤代烷等, 常用的催化剂有布朗斯特酸或者路易斯酸, 苯和乙烯或者丙烯反应可以生成苯乙苯或者异丙基苯, 苯乙烯是聚苯乙烯的一种中间产物, 而异丙基苯是丙酮和苯酚的中间产物。近年来, 离子交换树脂在烷基化反应中的运用越来越广泛, 是一种非常活波的催化剂, 具有良好的选择性。在溶剂为极性疏质子溶剂中选择Amberlyst15可以制取出单烷基化合物[3]。

2.3 在酯化反应中的应用

在脂类与酸类的酯化反应中, 通常采用阳离子交换树脂作为催化剂, 具有副反应少、产量高等优点, 同时对温度的要求较低, 采用大孔强酸阳离子离子在HZSM-5催化剂的环境下与n-丁醇进行酯化反应, 具有非常好的催化效果, 很容易实现离子间的交换。

3 结语

在化学合成中长使用酸和碱作为催化剂来进行水解、酯化以及酯交换反应等, 而采用离子交换树脂代替无机酸和碱来进行催化, 不仅具有良好的催化效果, 还有产品容易分离、反应容易控制、不腐蚀反应器等优点, 并且离子交换树脂可以反复使用, 减少了催化剂的成本。近年来国内外生产的树脂种类和数量越来越多, 其凭借着脱水范围广、处理能力大以及脱色容量高等优点, 可以除去反应中的各种不同的离子, 并且可以反复使用, 固在化工合成中得到了广泛的运用。

摘要：离子交换树脂是一种高分子化合物, 是一种具有功能基的网状结构, 在各种介质中都不会溶解, 但是可以和溶液中的离子出现交换反应, 由于其具有独特的大孔结构, 所以是一种良好的催化剂, 在很多酸碱反应中都具有良好的性能。离子交换树脂催化剂可以在水解反应、水合反应以及酯化反应中广泛运用, 并且产生的污染小, 容易控制。

关键词：离子交换树脂,催化剂,精细化工合成

参考文献

[1]彭亚勘.聚苯乙烯型离子交换树脂的研究进展[J].广州化学, 2014, 33 (3) :67—71.

[2]曹莉莲, 辛秀兰.Ambedyst 15强酸性树脂在精细有机合成中的应用[J].北京工商大学学报 (自然科学版) , 2014, 22 (3) :9—12.

仿生催化加速化工绿色化进程 篇8

寻找节能减排突破口

谈到仿生催化技术, 自然离不开将烃类转化为醇、醛、酮、酸的与节能减排关联密切的烃类氧化过程。北京工业大学绿色化学与精细化工研究所所长佘远斌指出, 作为石油化工行业的核心技术之一, 25%的化学反应、50%的化工产品均建立在烃类氧化工艺的基础上。目前, 化工行业发展面临环境状况恶化、安全事故频发、资源与能源短缺等瓶颈制约, 迫切需要在烃类氧化环节寻求突破。

通过提高烃类氧化过程的效率和选择性, 可以实现节能减排与环境保护;通过用温和条件下的液相仿生催化氧化来替代高温、高压下的气固相催化氧化, 可以规避安全事故的发生;通过提高氧化反应的转化效率, 可以提高资源和能源的利用率。这其中最关键的问题是氧化过程高效催化剂的分子设计与可控制备, 于是仿生催化体系从中脱颖而出。

就像大自然中酶对于生物质新陈代谢的促进作用一样, 仿生催化氧化技术是通过模拟生物体内的化学反应过程, 开发出与生物酶相似的催化体系, 在温和的条件下实现烃类化学品的氧化。作为生物催化与化学催化的交叉成果, 仿生催化技术填补了传统工艺需要高温高压、选择性差、催化效率低、环境不友好的缺点, 受到了国际学术界和企业界的高度重视。

仿生催化被寄予厚望

佘远斌表示, 与天然生物催化剂相比, 仿生催化剂具有价格低廉、性能稳定且易保存的优点, 同时大大降低了催化剂生产的成本。作为典型的绿色化学技术, 仿生催化追求的目标是通过生物代谢过程, 改善碳氢化合物空气氧化反应中的转化率与选择性, 进而提高烃类氧化工艺的效益, 取代现有非绿色工艺, 并实现工艺过程的可调控性。

通常仿生催化体系拟解决三大关键问题, 即仿生催化氧化烃类的特异性, 微量仿生催化剂的高效转化机制, 仿生催化氧化活性和选择性的精确调控。通过对这三大课题的探索, 研究人员期望获得仿生催化氧化的共性和个性规律, 实现高收率、高选择性地获得目标产物, 有效解决目前烃类选择氧化存在的安全隐患、环境污染等问题。

“金属卟啉仿生催化剂就是仿生催化剂的典型代表, 它具备反应专一、催化效率高、环境友好的重要优势。”佘远斌指出, 金属卟啉仿生催化剂的特点是催化剂用量少, 只需3～300ppm级, 不需回收且不产生二次污染;采用清洁廉价的氧气代替污染严重的化合物作氧化剂;使用中性、碱性介质或无溶剂体系代替设备腐蚀严重的酸性介质;反应在接近室温、常压、中性的温和条件下进行。

工业化应用为时不远

据了解, 佘远斌课题组的主要研究内容就是新型仿生催化剂的分子设计与合成, 以及其在氧化烃类绿色合成有机化工原料及精细化工中间体中的应用。到目前为止, 他们已设计、合成了120多种各类金属卟啉或酞菁仿生催化剂;在卟啉、金属卟啉、酞菁的合成方面改进了4种方法, 并研究开发了两种新方法。

目前, 该课题组已能够提供仿生催化氧化环己烷合成己二酸, 仿生催化氧化α-烯烃合成环氧化合物, 仿生催化氧化邻、间、对硝基甲苯合成邻、间、对硝基苯甲酸, 仿生催化氧化邻、对硝基甲苯合成邻、对硝基苯甲醛, 仿生催化氧化邻、对甲酚绿色合成邻、对羟基苯甲醛, 仿生催化氧化烷基取代芳烃绿色合成取代芳酮, 仿生催化氧化苯酚合成邻苯二酚等多项绿色化工生产技术。

这些成果有些已经和相关企业签署了技术转让协议。另外, 课题组将与浙江的一家企业合作, 拟在国内建设世界最大的卟啉或金属卟啉研究、开发和生产基地, 解决这类催化剂的大批量合成和生产问题, 满足国内外催化等十大领域对卟啉或金属卟啉的需求。