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石油化工催化剂的发展 石化炼油催化剂发展方向与前景

来源:朵拉利品网  |  2021-07-05 08:33:12

1, 石化炼油催化剂发展方向与前景



定义:根据IUPAC于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的放映为催化反应。
催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或者在较低的温度环境下进行化学反应。
我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。
催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。
仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用。
使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。例如,酯和多糖的水解,常用无机酸作正催化剂;二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入0.01%~0.02%没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
目前,对催化剂的作用还没有完全弄清楚。在大多数情况下,人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应,降低了反应所需要的活化能。有些催化反应是由于形成了很容易分解的“中间产物”,分解时催化剂恢复了原来的化学组成,原反应物就变成了生成物。有些催化反应是由于吸附作用,吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的区域(叫做活性中心)进行。活性中心的区域越大或越多,催化剂的活性就越强。反应物里如有杂质,可能使催化剂的活性减弱或失去,这种现象叫做催化剂的中毒。
催化剂对化学反应速率的影响非常大,有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。催化剂一般具有选择性,它仅能使某一反应或某一类型的反应加速进行。例如,加热时,甲酸发生分解反应,一半进行脱水,一半进行脱氢:
HCOOH=H2O+CO
HCOOH=H2+CO2
如果用固体Al2O3作催化剂,则只有脱水反应发生;如果用固体ZnO作催化剂,则脱氢反应单独进行。这种现象说明,不同性质的催化剂只能各自加速特定类型的化学反应过程。因此,我们利用催化剂的选择性,可使化学反应主要向某一方向进行。
在催化反应里,人们往往加入催化剂以外的另一物质,以增强催化剂的催化作用,这种物质叫做助催化剂。助催化剂在化学工业上极为重要。例如,在合成氨的铁催化剂里加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂,可以大大提高催化剂的催化作用。
催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位,现在几乎有半数以上的化工产品,在生产过程里都采用催化剂。例如,合成氨生产采用铁催化剂,硫酸生产采用钒催化剂,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中,都采用不同的催化剂。
酶,是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质,旧称酵素。生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。酶的催化作用同样具有选择性。例如,淀粉酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖,蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。酶在生理学、医学、农业、工业等方面,都有重大意义。目前,酶制剂的应用日益广泛。

2, 催化剂的发展过程



催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。
催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样,具有高度的选择性(或专一性)。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用,例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用,加快化学反应速率,但对其他的化学反应就不一定有催化作用。某些化学反应并非只有唯一的催化剂,例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等。
初中书上定义:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂,又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
也有一种说法,催化剂先与反应物中的一种反应,然后两者的生成物继续在原有条件下进行新的化学反应,而催化剂反应的生成物的反应条件较原有反应物的反应条件有所改变。催化剂原先因发生化学反应而生成的物质会在之后进一步的反应中重新生成原有催化剂,即上面提到的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。
我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。
催化剂行业发展趋势
美国Freedonia集团日前发布的最新研究报告显示,未来5年虽然全球化工行业仍将维持健康发展的势头,但化工催化剂需求增速将是所有催化剂终端领域中最慢的,尤其是有机合成催化剂需求近期将受到医药工业缺乏新产品的不利影响,然而这种不利的影响会被非洲、亚太、东欧和中东地区石化工业的扩能所弥补;聚合催化剂的需求增速则将是所有催化剂品种中最快的,主要原因是非洲和中东地区聚合物产能的快速扩张;由于加氢处理催化剂需求量稳步增长以及非洲、中东和亚太地区油品产量较高,炼油催化剂需求也将非常强劲。全球都在通过减少车用燃料的含硫量来减轻空气污染,这将继续增加催化剂的装载量。
据Freedonia称,未来5年全球催化剂市场需求的年均增速有望接近6%,到2012年全球催化剂市场份额将达到163亿美元。其中,北美市场占32%的市场份额,亚太占31%,西欧占21%,东欧、拉美占9%,非洲、中东占7%。如果按需求量计算,未来5年全球催化剂有望以年均2%的速度增长,到2012年全球催化剂市场需求量将达到530万吨。

3, 催化剂的原理、催化剂的历史、催化剂的发展前景?



中国石油化工发展历程起始于50年代,70年代以后发展较快,建立了一系列大型石油化工厂及一批大型氮肥厂等,乙烯及三大合成材料有了较大增长。
中国石油化工行业占工业经济总量的20%,因而对国民经济非常重要。石油化工行业包括石油石化和化工两个大部分,这两大部分在2006年都保持了较快地增长。如果把这两个部分作为一个整体来看,2006年石油化工累计实现的利润达到了4345亿,增长达到了17.9%,增量达到了658亿元,在整个规模以上工业新增利润中占到17%左右。
2007年前三季度全行业实现现价工业总产值38211亿元,同比增长20.2%。重点跟踪的65种大宗石油和化工产品中,产量较2006年同期增长的有62种,占95.4%,其中增幅在10%以上的有47种,占72.3%,天然气、电石、纯苯、甲醇、轮胎外胎等产品产量呈较快增长态势。
原油及加工制品平稳增长。2007年前三季度,全国原油生产较为平缓,天然气产量则增长较快。2007年1~9月累计生产原油13992.6万吨,同比增长1.4%;天然气累计产量为501.4亿立方米,同比增长19.8%。原油加工量24289.1万吨,同比增长7.0%。汽、煤、柴油产量继续保持稳定增长,累计生产汽油4475.9万吨,同比增长8.5%;生产煤油867万吨,同比增长17.4%;生产柴油9175.1万吨,同比增长6.1%。
农化产品生产供应正常。由于农业生产的季节性特征,农用化学品生产也呈现比较强的季节性。化肥(折纯)2007年1~9月累计产量为4310.5万吨,同比增长13.8%,其中氮肥3144.7万吨,同比增长12.2%。2007年前三季度,农药原药累计产量为127.4万吨,同比增长20.6%,杀虫剂、除草剂产量增幅分别为10.7%和33.3%,农药产品结构进一步改善,杀虫剂占农药的比例已下降到37.1%。
展望 以石油和天然气原料为基础的石油化学工业,虽然在70年代经历两次价格上涨的冲击,但由于石油化工已建立起整套技术体系,产品应用已深入国防、国民经济和人民生活各领域,市场需要尤其在发展中国家,正在迅速扩大,所以今后石油化工仍将得到继续发展。80年代,世界石油化工所耗石油量仅为世界原油总产量的8.4%,所耗天然气为天然气总产量10%,更由于从石油和天然气生产化工品可取得很大的经济效益,故石油化工的发展有着良好的前景。为了适应近年原料价格波动,石油化工企业正在采取多种措施。例如,生产乙烯的原料多样化,使烃类裂解装置具有适应多种原料的灵活性;石油化工和炼油的整体化结合更为密切,以便于利用各种原料;工艺技术的改进和新催化剂的采用,提高产品收率,降低生产过程的能耗及原料消耗;调整产品结构,发展精细化工,开发具有特殊性能、技术密集型新产品、新材料,以提高经济效益,并对石油化工生产环境污染进行防治等。

名词解释


增长

增长在经济学领域的定义:所谓\"增长\",就是指连续发生的经济事实的变动,其意义就是每一单位时间的增多或减少,能够被经济体系所吸收而不会受到干扰。人口的增长,引起每年至多百分之几的劳动供给量的增加(历史上每年增加3%就已经是高的了),就是突出的例子。

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