在(zai)生產(chan)基本(ben)無機化(hua)工(gong)原料的領域中,主要(yao)以三(san)酸兩堿為核(he)心,它們(men)的產(chan)量巨大,是重要(yao)的化(hua)工(gong)原料。其中的硫酸和硝酸分別(bie)被稱(cheng)為“化(hua)學工(gong)業之母和炸藥工(gong)業之母”,它們(men)在(zai)工(gong)業和國防部門(men),都具有重要(yao)的價值。
生產硫酸過程中,SO2轉化為SO3所用的催化劑,最初是NO2,但設備龐大,硫酸濃度低;1918年開發成功活性高、抗毒性好、價格低廉的釩催化劑,硫酸生產的產量、質量大幅度地提高,成本下降。
氨(an)(an)由氮(dan)和氫(qing)(qing)來合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)。氮(dan)從(cong)空氣(qi)(qi)中獲取(qu),而(er)氫(qing)(qing)則(ze)來自含氫(qing)(qing)化合(he)物,如水(shui)(shui)或(huo)烴類(lei)。不用(yong)催化劑來制(zhi)備氫(qing)(qing)的(de)方(fang)法(fa)(fa)有水(shui)(shui)電(dian)解法(fa)(fa)或(huo)重油部分氧化法(fa)(fa)等(deng)。由于這些方(fang)法(fa)(fa)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)大,所以(yi),自從(cong)天然(ran)氣(qi)(qi)或(huo)石腦油水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)轉(zhuan)化催化劑開發(fa)成(cheng)(cheng)(cheng)功后,世界上現代(dai)大型氨(an)(an)廠,多(duo)采用(yong)技術先進、經濟(ji)合(he)理的(de)烴類(lei)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)轉(zhuan)化法(fa)(fa)。若以(yi)天然(ran)氣(qi)(qi)或(huo)石腦油為原料合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an),整個(ge)過程(cheng)由加(jia)氫(qing)(qing)、脫硫、轉(zhuan)化、變換(huan)、甲烷(wan)化及(ji)氨(an)(an)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)等(deng)8個(ge)工序構成(cheng)(cheng)(cheng)。每個(ge)工序都要使(shi)用(yong)催化劑
總之,合(he)成(cheng)(cheng)氨工業能(neng)有今日,與催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)領域的(de)(de)(de)(de)科學(xue)與技術(shu)進步密切相關。今后合(he)成(cheng)(cheng)氨工業的(de)(de)(de)(de)革新也將有待于新的(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)發明和老催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)更(geng)新。如氨合(he)成(cheng)(cheng)工業存在(zai)節(jie)能(neng)降耗的(de)(de)(de)(de)技術(shu)難題,希望能(neng)開(kai)發出低水碳比新型(xing)蒸汽轉化(hua)(hua)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji);要實現“等(deng)壓合(he)成(cheng)(cheng)”新流程,多半(ban)要依(yi)賴于低溫、低壓、高活性的(de)(de)(de)(de)新型(xing)合(he)成(cheng)(cheng)氨催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)研制成(cheng)(cheng)功,等(deng)等(deng)。
2、催(cui)化劑(ji)載體(ti)、催(cui)化劑(ji)在有(you)機化工(gong)中的作用
有機化工的生產基本上是從(cong)三大起始(shi)原料(liao)(liao)(煤、石(shi)油(you)和(he)(he)(he)(he)天然氣)開始(shi)的,先由它們生產基礎原料(liao)(liao)(三烯(xi)—乙烯(xi)、丙烯(xi)和(he)(he)(he)(he)丁二(er)烯(xi),三苯—苯、甲苯和(he)(he)(he)(he)二(er)甲苯,萘等),然后進一步(bu)合(he)(he)成(cheng)有用(yong)化學(xue)品(pin)、精細(xi)化學(xue)品(pin)和(he)(he)(he)(he)三大合(he)(he)成(cheng)材料(liao)(liao)(合(he)(he)成(cheng)樹脂(zhi)與塑料(liao)(liao)、合(he)(he)成(cheng)橡膠及(ji)合(he)(he)成(cheng)纖維)等。
首(shou)先、基礎原料的(de)生(sheng)產----石油
最(zui)早的(de)石(shi)油煉制,采用(yong)的(de)是(shi)蒸餾等(deng)物理(li)方法,將較輕(qing)的(de)液態(tai)烴(jing)(如汽油、煤油和(he)柴油)和(he)氣態(tai)烴(jing)從(cong)原油中分(fen)(fen)離(li)。近(jin)代普遍發展了催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)、烷基化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)、加(jia)氫(qing)精制、加(jia)氫(qing)脫硫等(deng)新工藝,從(cong)而擴大輕(qing)油餾分(fen)(fen)的(de)收率,并且提高了油產品的(de)質量(liang)。特別是(shi)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)床催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)開發,被稱為是(shi)20世紀(ji)的(de)一大工業(ye)革命(ming),裂化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑在世界上(shang)應用(yong)最(zui)多、產量(liang)最(zui)高。從(cong)石(shi)油烴(jing)經(jing)過催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂解可以制得(de)上(shang)述的(de)三烯。從(cong)支(zhi)鏈或直鏈烴(jing)石(shi)油餾分(fen)(fen),經(jing)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)重整(zheng),得(de)到三苯等(deng)芳烴(jing)。它們都是(shi)重要的(de)基礎原料。
其(qi)次、基(ji)本(ben)有機合成(cheng)
以(yi)三(san)烯、三(san)苯等基(ji)礎原(yuan)料合成(cheng)低分子(zi)有機化(hua)合物,它們是(shi)生產(chan)高(gao)分子(zi)化(hua)學品(pin)和(he)精細(xi)化(hua)學品(pin)的重要原(yuan)料。這(zhe)類(lei)有機反應的共同特點是(shi):反應速度慢和(he)副(fu)產(chan)品(pin)多。所(suo)以(yi)要實(shi)現工業化(hua),就(jiu)必須成(cheng)功開發出高(gao)活性、高(gao)選擇(ze)性的催化(hua)劑。事實(shi)上,在基(ji)本(ben)有機化(hua)學品(pin)的生產(chan)過程中,無(wu)一(yi)不用到催化(hua)劑
最后(hou)來說(shuo)說(shuo)三(san)(san)大(da)合成(cheng)材料(liao)生產。三(san)(san)大(da)合成(cheng)材料(liao)指合成(cheng)樹(shu)脂與塑(su)料(liao)、合成(cheng)橡膠及合成(cheng)纖(xian)維,它們有著廣泛的(de)用途和巨大(da)的(de)經(jing)濟價值。在這些聚(ju)(ju)(ju)合物材料(liao)的(de)生產發展(zhan)過程中,經(jing)歷了(le)兩次(ci)質(zhi)的(de)飛躍(yue):第一(yi)次(ci)是1953年(nian)(nian),由于(yu)(yu)Ziegler-Natta型催化劑(ji)的(de)問世,使乙烯的(de)聚(ju)(ju)(ju)合反應壓(ya)力從(cong)100~300MPa降至(zhi)接近常壓(ya),繼而又發展(zhan)到(dao)丙烯的(de)聚(ju)(ju)(ju)合,于(yu)(yu)是,一(yi)個以聚(ju)(ju)(ju)乙烯為主的(de)合成(cheng)材料(liao)新時代開(kai)始了(le);第二(er)次(ci)是在20世紀90年(nian)(nian)代前(qian)后(hou),由于(yu)(yu)出現(xian)了(le)活性(xing)(xing)和選擇(ze)性(xing)(xing)更高的(de)全新一(yi)代的(de)茂金(jin)屬(shu)等(deng)新型聚(ju)(ju)(ju)烯烴催化劑(ji),使聚(ju)(ju)(ju)合物產品(pin)的(de)質(zhi)量更高、品(pin)種更多。如高透明度、高純度的(de)間規聚(ju)(ju)(ju)丙烯、分子量分布(bu)極(ji)均(jun)的(de)聚(ju)(ju)(ju)烯烴等(deng),由此(ci),人類被帶到(dao)一(yi)個聚(ju)(ju)(ju)烯烴及其(qi)它塑(su)料(liao)的(de)新時代。
3、催化(hua)劑載(zai)體、催化(hua)劑在精細(xi)化(hua)學中的(de)作用
精細化學品(pin)(pin)是(shi)技術密集、品(pin)(pin)種(zhong)(zhong)多、產(chan)量小而附加(jia)值(zhi)高的(de)化工產(chan)品(pin)(pin)。近20年來,精細化學品(pin)(pin)工業(ye)的(de)發展很快,目前已經有(you)數百(bai)種(zhong)(zhong)產(chan)品(pin)(pin),如各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)助劑(ji)(ji)、表面活性劑(ji)(ji)、膠粘(zhan)劑(ji)(ji)、藥品(pin)(pin)、染料及催(cui)化劑(ji)(ji)等(deng)。幾乎遍及國(guo)民(min)經濟和國(guo)防(fang)建(jian)設的(de)各(ge)(ge)個部門,用途極為(wei)廣泛。精細品(pin)(pin)生產(chan)的(de)特點是(shi):反應種(zhong)(zhong)類多,如加(jia)氫、氧(yang)化、酯化、環化、重排等(deng);一(yi)種(zhong)(zhong)產(chan)品(pin)(pin)的(de)生產(chan)包(bao)括的(de)反應步驟多;產(chan)品(pin)(pin)結構復雜,純度要求高,使得(de)生產(chan)流(liu)程(cheng)長,等(deng)等(deng)。因此,精細化學品(pin)(pin)的(de)生產(chan),需要采用新(xin)的(de)催(cui)化技術來克服上述缺(que)點。據統計,日本在(zai)1975~1984年,向國(guo)外發表的(de)催(cui)化劑(ji)(ji)專(zhuan)利中,用于精細品(pin)(pin)生產(chan)的(de)催(cui)化劑(ji)(ji)所占的(de)比例從7.8%上升到24.8%,增加(jia)了(le)2.4倍。
