石油化工使用哪些催化剂

石油化工使用哪些催化剂
石油化工使用哪些催化剂

石油化工使用哪些催化剂
品种繁多,主要有氧化、加氢、脱氢、羰基合成、水合、脱水、烷基化、异构化、歧化、聚合等过程用的催化剂.
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.
其他
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.