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催化剂载体、催化剂在化工生产中的作用

2014-1-9 14:12:10

1、催化剂载体、催化剂在无机化工中的作用

      在生产基本无机化工原料的领域中,主要以三酸两碱为核心,它们的产量巨大,是重要的化工原料。其中的硫酸和硝酸分别被称为“化学工业之母和炸药工业之母”,它们在工业和国防部门,都具有重要的价值。

      生产硫酸过程中,SO2转化为SO3所用的催化剂,最初是NO2,但设备庞大,硫酸浓度低;1918年开发成功活性高、抗毒性好、价格低廉的钒催化剂,硫酸生产的产量、质量大幅度地提高,成本下降。
      氨由氮和氢来合成。氮从空气中获取,而氢则来自含氢化合物,如水或烃类。不用催化剂来制备氢的方法有水电解法或重油部分氧化法等。由于这些方法的成本大,所以,自从天然气或石脑油水蒸气转化催化剂开发成功后,世界上现代大型氨厂,多采用技术先进、经济合理的烃类水蒸气转化法。若以天然气或石脑油为原料合成氨,整个过程由加氢、脱硫、转化、变换、甲烷化及氨合成等8个工序构成。每个工序都要使用催化剂

      总之,合成氨工业能有今日,与催化剂领域的科学与技术进步密切相关。今后合成氨工业的革新也将有待于新的催化剂的发明和老催化剂的更新。如氨合成工业存在节能降耗的技术难题,希望能开发出低水碳比新型蒸汽转化催化剂;要实现“等压合成”新流程,多半要依赖于低温、低压、高活性的新型合成氨催化剂的研制成功,等等。

2、催化剂载体、催化剂在有机化工中的作用

      有机化工的生产基本上是从三大起始原料(煤、石油和天然气)开始的,先由它们生产基础原料(三烯—乙烯、丙烯和丁二烯,三苯—苯、甲苯和二甲苯,萘等),然后进一步合成有用化学品、精细化学品和三大合成材料(合成树脂与塑料、合成橡胶及合成纤维)等。

      首先、基础原料的生产----石油

      最早的石油炼制,采用的是蒸馏等物理方法,将较轻的液态烃(如汽油、煤油和柴油)和气态烃从原油中分离。近代普遍发展了催化裂化、烷基化、加氢精制、加氢脱硫等新工艺,从而扩大轻油馏分的收率,并且提高了油产品的质量。特别是流化床催化裂化的开发,被称为是20世纪的一大工业革命,裂化催化剂在世界上应用最多、产量最高。从石油烃经过催化裂解可以制得上述的三烯。从支链或直链烃石油馏分,经催化重整,得到三苯等芳烃。它们都是重要的基础原料。

       其次、基本有机合成 以三烯、三苯等基础原料合成低分子有机化合物,它们是生产高分子化学品和精细化学品的重要原料。这类有机反应的共同特点是:反应速度慢和副产品多。所以要实现工业化,就必须成功开发出高活性、高选择性的催化剂。事实上,在基本有机化学品的生产过程中,无一不用到催化剂

       最后来说说三大合成材料生产。三大合成材料指合成树脂与塑料、合成橡胶及合成纤维,它们有着广泛的用途和巨大的经济价值。在这些聚合物材料的生产发展过程中,经历了两次质的飞跃:第一次是1953年,由于Ziegler-Natta型催化剂的问世,使乙烯的聚合反应压力从100~300MPa降至接近常压,继而又发展到丙烯的聚合,于是,一个以聚乙烯为主的合成材料新时代开始了;第二次是在20世纪90年代前后,由于出现了活性和选择性更高的全新一代的茂金属等新型聚烯烃催化剂,使聚合物产品的质量更高、品种更多。如高透明度、高纯度的间规聚丙烯、分子量分布极均的聚烯烃等,由此,人类被带到一个聚烯烃及其它塑料的新时代。

3、催化剂载体、催化剂在精细化学中的作用

        精细化学品是技术密集、品种多、产量小而附加值高的化工产品。近20年来,精细化学品工业的发展很快,目前已经有数百种产品,如各种助剂、表面活性剂、胶粘剂、药品、染料及催化剂等。几乎遍及国民经济和国防建设的各个部门,用途极为广泛。精细品生产的特点是:反应种类多,如加氢、氧化、酯化、环化、重排等;一种产品的生产包括的反应步骤多;产品结构复杂,纯度要求高,使得生产流程长,等等。因此,精细化学品的生产,需要采用新的催化技术来克服上述缺点。据统计,日本在1975~1984年,向国外发表的催化剂专利中,用于精细品生产的催化剂所占的比例从7.8%上升到24.8%,增加了2.4倍。

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