李印民

（山東海化集團(tuán)有限公司 石油化工分公司，山東 濰坊 262737）

我國(guó)最近幾年的發(fā)展速度有目共睹，催化技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)進(jìn)步的條件下得到迅猛發(fā)展。催化劑作為我國(guó)石化工業(yè)的核心，在石油的煉制以及原材料的生產(chǎn)過(guò)程中都起到非常重要的作用，催化劑作為催化技術(shù)的基礎(chǔ)材料不容忽視。正是因?yàn)榇呋瘎┓浅ｊP(guān)鍵，因此現(xiàn)代工業(yè)催化劑的研究已經(jīng)成為一門學(xué)科，受到更多人的關(guān)注。催化劑在有關(guān)環(huán)境友好化工技術(shù)過(guò)程中，起著不可代替的作用，我國(guó)石油化工企業(yè)的發(fā)展與生物催化以及新興催化劑密不可分，是當(dāng)下研究的重點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域都得到了提高，我國(guó)的石油化工領(lǐng)域更是將催化材料應(yīng)用到其中，催化材料也得到了發(fā)展和提高。催化材料對(duì)于提高石油化工的生產(chǎn)效率起著非常重要的作用。

本文將針對(duì)茂金屬、分子篩及生物催化劑現(xiàn)階段的發(fā)展及應(yīng)用情況進(jìn)行說(shuō)明。催化技術(shù)在石油煉制、有機(jī)化工原料生產(chǎn)、合成材料中的開(kāi)發(fā)使用以及精細(xì)化學(xué)品合成工藝中有著非常重要的作用，通常催化劑是催化技術(shù)中的非常重要的基礎(chǔ)材料之一，同時(shí)它起著非常關(guān)鍵的作用。所以，在現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)工業(yè)催化劑的研究已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要的科學(xué)研究，在當(dāng)前有著不可取代的作用，它也將是我國(guó)非常重要的發(fā)展項(xiàng)目之一。

石油化工生產(chǎn)的主要核心就是所用的催化材料，即分子篩、茂金屬、生物催化劑，這些材料對(duì)進(jìn)一步提高石油生產(chǎn)效率都有著積極的作用。現(xiàn)代的工業(yè)催化劑技術(shù)已成為一門很重要的學(xué)問(wèn)，熟練的將之應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，不僅能提高生產(chǎn)效率，還能促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。相關(guān)企業(yè)只有注重人才的培養(yǎng)，不斷提高員工的專業(yè)技術(shù)，未來(lái)才能在石油化工催化劑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中做出貢獻(xiàn)。

1 三類重大的催化材料

1.1 分子篩

分子篩是在20 世紀(jì)出現(xiàn)的一種可以代替無(wú)定型規(guī)律的新型催化劑，它能夠給汽油工業(yè)帶來(lái)非常大的幫助，使該行業(yè)的生產(chǎn)效率大幅度地提高。分子篩的出現(xiàn)可以稱為一場(chǎng)煉油工業(yè)的技術(shù)革命，我國(guó)相關(guān)的研究人員在70 年代就將分子篩研制出來(lái)了，分子篩的出現(xiàn)給石化產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了非常大的改變，同時(shí)也加快了工業(yè)生產(chǎn)的效率。之后研究部門還開(kāi)發(fā)出了一系列的工業(yè)技術(shù)，比如說(shuō)二甲苯異構(gòu)化及滑油催化脫蠟等，這些都屬于先進(jìn)的新興工業(yè)技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)開(kāi)啟了現(xiàn)代石油化工企業(yè)的新思路，它能有效地促進(jìn)我國(guó)石化油工業(yè)企業(yè)的發(fā)展。

在80 年代分子篩得到了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)后，更是給我國(guó)的化學(xué)工業(yè)帶來(lái)了嶄新的生機(jī)，有效地促進(jìn)了我國(guó)石油化工企業(yè)的合理發(fā)展，同時(shí)分子篩的成功研制也給苯二酚等化工廢料的排放帶來(lái)了希望，是實(shí)現(xiàn)零污染的重要處理手段，是我國(guó)整體發(fā)展向前邁進(jìn)的一大重要步伐。

石油行業(yè)是新興起來(lái)的行業(yè)，當(dāng)前社會(huì)對(duì)該行業(yè)的發(fā)展非常的重視。催化劑是石油化工中一種非常重要的材料，能創(chuàng)造很多的利潤(rùn)，在一定的程度上還能為社會(huì)環(huán)保帶來(lái)新的貢獻(xiàn)。在發(fā)展過(guò)程中，很多的石油產(chǎn)品都有非常大的進(jìn)步，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。所以在之后的發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該更多的重視催化劑的發(fā)展，這樣就可以更好的為我們國(guó)家石油的發(fā)展帶來(lái)更多的效益和珍貴的機(jī)遇，本文從石油的催化劑方面入手，探究了很多的發(fā)展機(jī)遇和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，具有一定的參考價(jià)值，希望能為我們國(guó)家石油催化劑的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

分子篩目前的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，并且還在不斷進(jìn)行有效的研究突破，更是在無(wú)機(jī)膜污水處理等方面取得了較好的成果。我國(guó)在同領(lǐng)域也開(kāi)展了相關(guān)問(wèn)題的研究，在新型分子篩研制當(dāng)中取得了突破性的進(jìn)展，這對(duì)于我國(guó)整體的發(fā)展都非常有益。我國(guó)在不同領(lǐng)域展開(kāi)了不同的研究，在新型分子篩研制當(dāng)中取得的成果能為后續(xù)其他研究領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。分子篩在我國(guó)石油煉制過(guò)程當(dāng)中消耗非常大，然而石化行業(yè)一年所需要的分子篩數(shù)也很龐大。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，時(shí)常有相關(guān)的新型技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，在這些新技術(shù)的帶領(lǐng)下，分子篩在石油化工和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域能發(fā)揮出更大的作用，但其研制成本的投入有待提高，基本性能也需要不斷的完善。因此，新型分子篩化劑的研發(fā)是目前所關(guān)注的重點(diǎn)，不容忽視。[1]

1.2 茂金屬

除了分子篩是大家所關(guān)注的重點(diǎn)以外，茂金屬也是屬于過(guò)渡金屬催化體系中的一種，和傳統(tǒng)的催化體系相比，茂金屬的催化性能會(huì)更高，使其變得更加具有優(yōu)勢(shì)。茂金屬具有更好的活化性能，在聚合分子量的分布和催化過(guò)程當(dāng)中，有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。而在催化工業(yè)應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，茂金屬更是成為了新一代的聚合催化劑，促進(jìn)了我國(guó)的整體發(fā)展。在我國(guó)，茂金屬的開(kāi)發(fā)和研制雖然比較晚，還處在一個(gè)初級(jí)的階段，但作為過(guò)渡金屬，應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，不過(guò)其成本很高。因此我國(guó)也在不斷加強(qiáng)對(duì)茂金屬的研究，希望能找到降低過(guò)渡金屬生產(chǎn)成本的方法，但目前這項(xiàng)研究還需要攻破很多難題，短時(shí)間內(nèi)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。

1.3 生物催化劑

生物催化劑本身的優(yōu)勢(shì)更明顯，茂金屬的成本較高，而生物催化劑的研制成本相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，尤其是在反應(yīng)條件溫和、選擇性高、副反應(yīng)少的情況下，生物催化劑研制成本非常低，而且在開(kāi)發(fā)和研究綠色化工業(yè)技術(shù)的生產(chǎn)領(lǐng)域中還發(fā)揮著巨大的作用。比如說(shuō)能產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)在人們的日常生活當(dāng)中，這類催化劑的運(yùn)用范圍也非常廣泛；還可以用在藥物合成和精細(xì)化學(xué)品的研制當(dāng)中，我國(guó)在這方面取得了較大的進(jìn)展。[2]

2 關(guān)于新型催化材料的研究

2.1 納米

關(guān)于催化材料我國(guó)還在不斷地進(jìn)行研究。關(guān)于新型材料的研究，首先要提到的一點(diǎn)就是納米的直徑非常小，是處于宏觀和微觀物質(zhì)過(guò)渡態(tài)的超細(xì)微粒子，納米的直徑主要在1～100nm。納米主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在小量子的效應(yīng)上，同時(shí)還會(huì)有其他的各種效應(yīng)，都能達(dá)到較好的效果。這些特性是納米所獨(dú)有的，因此在催化劑上得到的效果也較為明顯，比如能在催化劑、力學(xué)、光學(xué)等各方面開(kāi)發(fā)出更多新型技術(shù)，能夠滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。在化工企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，如果能更好地利用納米技術(shù)，比如超細(xì)納米粒子催化劑，它的催化活性非常強(qiáng)，比一般的催化劑高出幾十倍。超細(xì)納米粒子催化劑是我國(guó)目前納米技術(shù)研究的方向，如果這項(xiàng)研究成功，對(duì)于我國(guó)接下來(lái)的發(fā)展都會(huì)非常有利，納米的應(yīng)用范圍也會(huì)變得更加的廣泛，這也是目前大家所關(guān)注的重點(diǎn)。

2.2 離子液

我國(guó)現(xiàn)在越來(lái)越重視環(huán)境問(wèn)題，主要是為了能促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，要想維持可持續(xù)發(fā)展就必須要發(fā)展綠色化工企業(yè)，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)存在些許阻礙，如果研制出了新型的綠色高效催化劑，對(duì)于我國(guó)的化工企業(yè)是一次重大的突破。離子液體就是由陽(yáng)離子與復(fù)合陰離子所組成的一種綠色高效的復(fù)合鹽，能為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的生機(jī)。離子液的優(yōu)勢(shì)也非常的明顯，這種離子液體安全無(wú)毒，同時(shí)性質(zhì)也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能夠帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益，制作成本比較低，制作起來(lái)也變得更加地簡(jiǎn)單。離子液在我國(guó)的石油化工企業(yè)上應(yīng)用范圍非常廣，有利于石油化工企業(yè)進(jìn)行大范圍的研制和生產(chǎn)，而目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了初步的發(fā)展與應(yīng)用，期待這項(xiàng)技術(shù)能越來(lái)越成熟，從而促進(jìn)我國(guó)化工企業(yè)的整體進(jìn)步。[3]

2.3 金屬碳化物及氮化物

納米、離子液的研制是目前的重點(diǎn)，除此之外金屬碳化物及氮化物催化劑載體在工業(yè)企業(yè)當(dāng)中也得到了初步的發(fā)展應(yīng)用，效果較好。相比傳統(tǒng)的催化體系更具獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正是如此，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了初步的應(yīng)用，使用的耗氫量也比傳統(tǒng)的催化體系降低了不少，因此整體的成本也就降低了，這對(duì)于我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展都非常有利，節(jié)省了成本，有利于我國(guó)石油化工企業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)。

3 工業(yè)大范圍應(yīng)用催化材料概述

3.1 雜多酸

目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)大范圍應(yīng)用的催化材料是雜多酸，它是一種分子里含有較多雜原子和多原子的含氧多酸，而且這種雜多酸在經(jīng)過(guò)催化之后能夠表現(xiàn)出強(qiáng)酸化性以及氧化性，因此得到了廣泛關(guān)注。不僅如此，雜多酸催化能力也是值得關(guān)注的，目前雜多酸的應(yīng)用范圍非常的廣泛，同時(shí)也在各種催化劑中取得較為良好的效果，因此這項(xiàng)催化材料被大家所熟知。比如在制取丙烯酸中的催化反應(yīng)都比較理想，而且現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)固體酸催化的工業(yè)化發(fā)展，這也是我國(guó)取得的一大進(jìn)步，而接下來(lái)則需要在石油化工等領(lǐng)域展開(kāi)進(jìn)一步的研究，希望能在精細(xì)化工等領(lǐng)域取得突破性的進(jìn)展。

3.2 非晶態(tài)合金

除了雜多酸是工業(yè)大范圍應(yīng)用的催化材料以外，非晶態(tài)合金大家應(yīng)該也不陌生，在最近幾年也是被大家所熟知的一種重要材料，也是屬于最近幾年所出現(xiàn)的具有微觀組織結(jié)構(gòu)的一種新型金屬功能材料。這類材料的優(yōu)勢(shì)非常的明顯，主要在于高活性的催化能力，這樣不僅能利用好非晶態(tài)和材料，還能較為快速地制取工業(yè)材料?，F(xiàn)在出現(xiàn)的大部分金屬都可以通過(guò)快速冷卻的方式來(lái)形成非晶鈦合金，這也是大家選擇非晶態(tài)合金的一個(gè)重要原因。非晶態(tài)合金在催化活性的程度上比其他的材料更能達(dá)到理想狀態(tài)，同時(shí)它還能根據(jù)實(shí)驗(yàn)的條件來(lái)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，這也是該材料最有優(yōu)勢(shì)的地方。非金鈦合金還需要不斷進(jìn)行開(kāi)發(fā)，我們期待這種材料具有更多的優(yōu)良性能。在目前這個(gè)階段還需要大家共同努力，不斷的創(chuàng)新新技術(shù)，投入更多的精力在科研當(dāng)中，這樣才能創(chuàng)造出更多先進(jìn)的新型技術(shù)和催化材料來(lái)解決當(dāng)前我國(guó)所面臨的問(wèn)題。

3.3 固態(tài)超強(qiáng)酸

以上兩種催化材料在工業(yè)當(dāng)中已經(jīng)得到了大范圍的應(yīng)用，同時(shí)固體超強(qiáng)酸的應(yīng)用范圍也比較廣，因?yàn)檫@項(xiàng)催化劑的優(yōu)勢(shì)非常的明顯，它和其他的催化劑有所不同的地方就是研制相對(duì)簡(jiǎn)單，保存起來(lái)也比較方便。這種材料之所以能夠得到大規(guī)模的應(yīng)用，是因?yàn)檫@種材料可以在高溫下使用，并且在脫水等一系列的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中都可以表現(xiàn)出超強(qiáng)的催化活性。即便是在平常的溫度條件下，固體超強(qiáng)酸的性能也會(huì)比其他的催化劑更穩(wěn)定，因此固體超強(qiáng)酸的發(fā)展前景非常可觀，這類材料將有可能成為新型的催化材料，不僅能促進(jìn)我國(guó)石油化工企業(yè)的發(fā)展，還能促進(jìn)我國(guó)的整體發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油化工在材料生產(chǎn)中的發(fā)展必須要經(jīng)過(guò)不同的階段，在不同階段會(huì)產(chǎn)生不同程度的變化，催化材料也同樣是石油領(lǐng)域最重要的材料之一。在我們使用催化材料的時(shí)候，要合理的利用其特點(diǎn)，做到熟練的掌握性能。在穩(wěn)定的同時(shí)要對(duì)化學(xué)元素進(jìn)行合理的分析，這樣才能知道數(shù)量以及變化，還要考慮到不同催化材料的溫度要求，這樣才能確保有效性和穩(wěn)定性。未來(lái)在石油化工催化材料的選擇與發(fā)展過(guò)程中，要考慮好它在實(shí)際生產(chǎn)中穩(wěn)定性的應(yīng)用。同時(shí)，21 世紀(jì)是我國(guó)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)代，社會(huì)前景特別廣闊，希望相關(guān)人員能夠積極向上的去面對(duì)。

我國(guó)的石油化工催化材料的選擇和發(fā)展在不斷的進(jìn)步和完善，在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，也要考慮到材料的穩(wěn)定性以及活化性等基礎(chǔ)的特征，同時(shí)也要考慮到材料的實(shí)際應(yīng)用效果。催化材料在實(shí)際的工業(yè)當(dāng)中應(yīng)用范圍較為廣泛，其能夠降低生產(chǎn)成本，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。在21 世紀(jì)科技迅猛發(fā)展的背景下，新興的催化材料有了很好的發(fā)展環(huán)境，受到各界的關(guān)注，相關(guān)研究人員也在不斷努力，加大了對(duì)新型催化材料的研究。[4]