什么是石油化工催化剂?

什么是石油化工催化剂?

[拼音]：shiyou huagong cuihuaji

[外文]：catalyst for petrochemical industry

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。

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。（见催化剂选择性）

气固相氧化催化剂

主要有①乙烯氧化制环氧乙烷用的银催化剂，以碳化硅或 α－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％。

（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。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。为了提高选择性和收率，减少环境污染，各国均对催化剂不断改进，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

主要有：

（1）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。缺点是对反应设备腐蚀严重。

（2）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，但对反应设备腐蚀严重。

加氢催化剂

加氢催化剂除用于产品生产过程，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：

（1）选择性加氢催化剂，如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。

（2）非选择性加氢催化剂，即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。

（3）氢解催化剂，如用亚铬酸铜催化剂使油脂加氢氢解生产高级醇等。

脱氢催化剂

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）。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。如正丁烯用铋－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

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。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。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。

此外，还有烯烃水合如乙烯制乙醇用的硫酸或磷酸催化剂；醇脱水如乙醇脱水为乙烯用的γ－氧化铝催化剂；烷基化如苯与乙烯反应生成乙苯用的无水三氯化铝－氯化氢催化剂；异构化催化剂如环氧丙烷转化为烯丙基醇用的磷酸锂催化剂；歧化催化剂如甲苯转化为苯、二甲苯用的丝光沸石型分子筛催化剂。