”催化剂”前沿技术研究综述
•摘要：这⾥系统地介绍了国内外多种催化剂新技术、新材料和新产品发展动态和发展趋势，针对我国催化剂技术发展现状，对催化剂⾏业的发展提出了⾃⼰的见解。 1. 前⾔
•催化剂的主要作⽤是降低化学反应的活化能，加快反应速度，因此被⼴泛应⽤于炼油、化⼯、制药、环保等⾏业。
催化剂的技术进展是推动这些⾏业发展的最有效的动⼒之⼀。⼀种新型催化材料或新型催化⼯艺的问世，往往会引发⾰命性的⼯业变⾰，并伴随产⽣巨⼤的社会和经济效益。
销售与市场•1913年，铁基催化剂的问世实现了氨的合成，从此化肥⼯业在世界范围迅速发展；20世纪50年代末，Ziegler－Natta催化剂开创了合成材料⼯业；20世纪50年代初，分⼦筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的⼀场变⾰；
20世纪70年代，汽车尾⽓净化催化剂在美国实现⼯业化，并在世界范围内引起了普遍重视；20世纪80年
代，⾦属茂催化剂使得聚烯烃⼯业出现新的发展机遇。⽬前，⼈类正⾯临着诸多重⼤挑战，如：资源的⽇益减少，需要⼈们合理开发、综合利⽤资源，建⽴和发展资源节约型农业、⼯业、交通运输以及⽣活体系；经济发展使环境污染蔓延、⾃然⽣态恶化，要求建⽴和发展物质全循环利⽤的⽣态产业，实现⽣产到应⽤的清洁化。这些重⼤问题的解决⽆不与催化剂和催化技术息息相关。因此，许多国家尤其是发达国家，⾮常重视新催化剂的研制和催化技术的发展，均将催化剂技术作为新世纪优先发展的重点。
2. 国外催化剂技术发展趋势
•经过长期的发展，催化剂的应⽤领域已趋向如下局⾯：传统的⽯油化⼯技术基本趋于成熟，但需要新
催化剂以满⾜原料性质变差、产品升级换代以及⽇趋苛刻的环保要求；天然⽓化⼯和煤化⼯在经济上还不能与⽯油化⼯竞争，所涉及的催化技术有很⼤的相似性；⽤于⾼附加值化学品和药物中间体合成为主的精细化⼯催化技术相对较为分散，发展迟缓，⽬前正在得到加强；以环境治理和环境保护为⽬的催化技术得到了⼴泛的重视。
•据统计，全世界⽯油加⼯的产值为940多亿美元，基本有机化⼯和精细化⼯分别520和480亿美元左右，虽然在产量上，后⼆者之和低于前者，但其产值已超过⽯油加⼯，⽽且呈上升趋势。新型催化剂、⾼效催化反应技术和催化新材料及催化剂制备共性技术的创新是推动这些产业发展的核⼼。其中，环保⽤催化⼯艺及相应的新型催化剂、催化剂制备精细化等的发展是关键，也是今后催化剂技术的主要发展⽅向。
2.1 新型催化剂的开发与应⽤发展迅速
2.1.1 炼油与化⼯催化剂
•新型、⾼效催化剂的研制，是⽯油和化学⼯业实现跨越式发展的基础。近年来，国际上有关催化的研究中，近50%的⼯作围绕开发新型催化剂展开，且对其重视程度⽇益增加。另⼀显著特点，是新型催化剂的开发与环境友好密切联系，即要求催化剂及催化技术⽣产⽣活必须品的同时，从源头消除污染。从国际权威检索系统收录的研究论⽂数量来看，有关新型催化剂的报道⾃l990年⾄1999年⾄少增加了15倍，其中固体酸、固体碱、选择性氧化等新型催化剂发展极为迅速。固体酸催化剂是近年来国际上发展起来的⼀类新型催化剂，因其可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中替代传统硫酸催化剂，并从源头杜绝污染，从⽽成为发展势头最为强劲的⼀类新型催化剂。
•均相碱催化在化学品合成中占有相当⽐例，如环氧化物开环加成合成表⾯活性剂、酯交换制备精细化学品等，但因严重的污染问题对环境造成恶劣影响。近年来，以固体碱替代传统氢氧化钠等液碱催化剂已成为必然的发展趋势。•由于对催化剂活性、经济、环保的要求，煤液化催化剂的研究重点已经集中在超细粒分散型铁基催化剂的制备与加⼊⽅式上，今后的研究课题仍需在⽤离⼦交换法引⼊催化剂的⽅式、直接浸渍⽅法的改进、纳⽶级氧化铁和改性(硫化)氧化铁的应⽤、低浓度的可促进铁基催化剂活性提⾼的⾦属的加⼊等⽅⾯做⼯作。
2.1.2 汽车尾⽓净化催化剂
另一种温暖
中国股市记忆•随着汽车发动机新技术的应⽤及环保法规的⽇益严格，汽车尾⽓转化催化剂将呈以下发展趋势。⾸先，为提⾼燃料燃烧效率和减少CO排放，汽车发动机将逐渐采⽤贫燃技术。据有关报道，该发动机⽐常规发动机的燃料经济性⾼出20%～25%。由于氧⽓过剩，因⽽将NOX还原脱除就成为⼀技术难题。⽬前正在研究的解决⽅案包括NOX捕集、选择性还原和电热催化剂等，该技术可望于近期在欧洲⼯业化。其次是设计发动机冷启动时能快速预热的催化剂。•在欧洲和北美，汽车排放污染物主要是在催化转化器预热之前的早期排放引起的。在今后数年中，美国、欧洲和⽇本将⽣效的更为严格的排放限制主要是针对启动前20～30s尾⽓的净化。此外，汽车尾⽓转化催化剂⽣产商正致⼒于减少催化剂中的贵⾦属含量。第三是消除H2S的排放。刚装上催化转化器的汽车在⾏驶时会产⽣难闻的⽓味，这是由于催化转化器中积累的硫以H2S的形式排出，⽬前合适的解决办法正在研究之中。
2.1.3 光催化剂
2.1.3 光催化剂
•20世纪 70年代初的⽯油危机不仅带来了光电化学的迅速发展，⽽且引起了对光催化剂领域的⼴泛关注。近 30年来，由于在环境治理、太阳能转换、临床医学等诸多⽅⾯的潜在应⽤，光催化及其相关技术得到了快速发展，尤其在污⽔处理和太阳能转换⽅⾯得到了⼴泛研究。
•从光催化剂应⽤的前景来看，⽬前主要应⽤领域：⼀是⼆氧化钛涂层的⾃洁净功能。将⼆氧化钛镀在建筑材料、交通⼯具、室内装修材料的外表，利⽤⽣活中的太阳光、照明灯光即能分解这些表层的污染物，⾬⽔清洗即实现⾃洁功能。⼆是超亲⽔性能⽤于制备防雾设备。如涂有超亲⽔光催化性薄膜的玻璃遇到⽔⽓时表⾯形成了均匀的⽔膜，所以镜像保持清晰。三是空⽓和⽔资源的净化。⽔处理的分类有各种不同领域，如对上下⽔源的处理，⼯⼚排⽔、农业排⽔的处理等。在医学⽅⾯⽤来消灭病菌和病毒也受到极⼤的关注。此外，光催化反应还在防腐、印刷、光储存等诸多⽅⾯有着潜在的应⽤前景。
2.1.4 ⽣物催化剂
•⽣物催化剂技术是化学⽣物技术的⼀个组成部分，作为化学合成的⼀种⼿段或⼯具的重要性越来越⼤。消费者对新产品的需求、产业界要求提⾼收益并降低成本、政府和⾏政部门对加强管理的压⼒以及新技术出现和科学发明等推动了⽣物催化剂的应⽤。
•巴斯夫公司开发新的⽣物催化⼯艺主要⽤于⽣产⾼附加价值产品，⽽不是通⽤化学品，它们包括氨基酸，如赖氨酸和蛋氨酸，⾟烷羟基化⽣产⾟醇，以及维他命，这对通⽤化学品业务如聚丙烯或聚苯⼄烯尚不产⽣影响。
•现已有许多⽣物催化领域获得突破。在制造⽣物医药⽅⾯，DSM公司开发了⽣物催化⽣产抗菌素中间体-7氨基⼄酸基苄基头孢菌素酸（7ADCA）。⼀些化学公司正在开发新的⽣物催化途径制造⼯业化学品，杜邦与Tate & Lyle柠檬酸公司的合资企业开发⽣物途径⽣产1，3-丙⼆醇（PDO）：杜邦公司聚三亚甲基对苯⼆甲酸酯（PTT）塑料的原材料。该合资企业已将发酵微⽣物⼯程化，从⾕物糖类⽣产PDO。杜邦现通过化学合成⽣产PDO的PTT市场，可望2003年由⽣物法PDO装置取代。全世界现有⼏百万⽀队伍在进⾏⽣物催化研究，在今后⼗年内，预计会有许多研发机构会成功开发新的⽣物催化⼯艺应⽤于化学⼯业。⽣物催化剂在精细化学品市场中呈现出很⾼的增长率。超新星阅读器>戏弄巧心
3.1 阿克苏-诺贝尔公司STARS和NEBULA催化剂技术
•荷兰阿克苏-诺贝尔公司和⽇本Ketjen公司推出两种STAS催化剂：KF 757和KF 848，现已实现⼯业化应⽤。KF 848是应⽤于较⾼压⼒下的NiMo催化剂，KF 757是应⽤于低⾄中压下的CoMo催化剂。STARS催化剂的HDS和HDN活性及稳定性均⽐前⼀代催化剂⾼出50～60%。KF 757⽤于馏分油超深
度脱硫，产品柴油含硫量可达50µg/g。原料可为直馏柴油或催化柴油，含硫0.8～2.0%，氢分压1.5～6.5MPa。
3.2 ⽇本触媒化成公司和⽇本材料及化学研究院开发的催化剂
•这种催化剂由铂、钯、镱和其他⾦属负载在分⼦筛载体上构成。可在与常规镍基催化剂相似的条件下操作，条件为：约300℃和5MPa。可使柴油含硫减⼩到10～20µg/g。该催化剂费⽤⽐镍基催化剂贵⼏倍，但使⽤寿命更长。⽇本Orient催化剂公司还开发了柴油脱硫的双催化剂系统，可使柴油含硫降达50µg/g以下。⼀种是以氧化铝为载体的CoMo催化剂，处理有机硫化物，如烷基硫化物、硫醇和烷基多硫化物。另⼀种是以氧化铝为载体的NiMo催化剂，可分解去除多环化合物如烷基⼆苯并噻吩中的硫。可在常规反应条件（340～370℃和5～7MPa）下操作。
3.3 Axens公司开发的加氢处理新催化剂
•Axens公司开发了新的加氢处理催化剂系列：HR400。这些催化剂有⾼的活性，在⽣产超低硫柴油（ULSD）时能保持很好的稳定性。 HR406为钴-钼（CoMo）催化剂，尤其适⽤于缓和⼯况，如⽯脑油或煤油脱硫，对于很轻质⾄轻质的进料，有⾼的脱硫活性。 HR426为含助剂的CoMo催化剂，⽤于⽣产ULSD，适⽤于直馏⽡斯油（SRGO）或SRGO与某些热解馏分的混合物，可使含硫⼩于10µg/g。该催化剂还可使烷基⼆苯并噻吩脱硫。适⽤于长停留时间的低压或中压装置。可使耗氢量最少。HR44
8为含助剂的NiMo催化剂，有⾼的加氢活性和⾼的脱硫率。可在⾼压下处理很难加⼯的进料。进料可以是⾼含氮或⾼含裂解料的重质进料。该催化剂系统组合了⾼脱硫和脱氮活性。
商路
HR468可替代HR426 CoMo或HR448 NiMo催化剂。可⽤于柴油深度或超深度脱硫。⾼的加氢活性使之可灵活处理难加⼯的进料，也可⽤于低压装置对FCC进料进⾏预处理。
4. 国内外其他单位加氢催化剂介绍
•Albemarle公司供应市场需要的各种加氢处理催化剂。美国在车⽤柴油需求增长的同时，⾮车⽤柴油和船⽤燃料油降低含硫量是今后催化剂市场需求增长的两个亮点。Nebula催化剂设计⽤于⽣产超低硫柴油。最近Albemarle公司收购了Akzo公司的催化剂业务，声称因为炼⼚要⽣产⾼质量的运输燃料，
预计催化剂业务会得到进⼀步发展。•Criterion公司是世界上炼油⼯业加氢处理催化剂的领跑者，公司的研发⼯作集中在⽣产更好的超低硫柴油加氢处理催化剂、改进加氢裂化催化剂和⽣产更好的渣油加氢新催化剂。因为不少裂化⽯脑油要进⾏重整，所以也做⼀些⽯脑油加氢处理催化剂的研发⼯作。焦化⽯脑油和合成原油⽯油脑油中都含有较多的砷和硅。
•UOP公司的⼯作主要在常规催化剂⽅⾯，也开发⽣产⽣物柴油和绿⾊柴油所⽤的催化剂。前者⽣产脂肪酸甲酯(FAME)，后者是把各种植物油与⽯油馏分油⼀道加氢处理⽣产合成柴油或绿⾊柴油。
迅凯催化（SUNCHEM）：⼗五年专注加氢催化剂的研发、⽣产和销售，定位于为⽤户提供最适合的专⽤催化剂产品，主要服务于医药、农药、染料、⾹料、化⼯等⾏业。迅凯的专⽤催化剂产品，已经应⽤于⼭梨醇、BDO、⼰内酰胺、脂肪醇、聚醚胺、丁⾟醇、HPPO、⽯油树脂加氢、RT培司、醇类加氢精制等领域的加氢、脱氢、还原胺化、脱硫等过程。迅凯正在努⼒成为中国化⼯⾼端催化剂的代表及替代进⼝催化剂的先锋。迅凯催化剂产品包括：
RaneCAT系列：雷尼⾦属催化剂系列，雷尼镍、雷尼铜、雷尼钴，⽤于硝基加氢、腈加氢。
CuCAT系列：铜锌、铜硅、铜铝系催化剂，应⽤于醇脱氢、酯加氢、醛加氢等领域。
PMCAT系列：钯、铂、钌负载在活性炭或氧化铝的催化剂，应⽤于加氢、脱氯、深度脱硫、燃料电池脱硫等领域。NiCAT系列：粉末负载镍催化剂，固定床负载镍催化剂，应⽤于C5树脂加氢、C9树脂加氢、DCPD树脂加氢、松⾹及其树脂、PAO聚α烯烃、油品加氢等。
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