催化剂制造的相关信息

2025-10-17

       催化剂制造指通过物理化学加工将过渡元素、硅铝化合物等原料制成具有特定组成与结构的固体催化剂的过程,其活性、选择性和稳定性直接影响工业经济效益。由于催化剂更换频繁的特性,该行业需持续调整设备配置与工艺参数以适应不同催化过程需求。制备方法包括共沉淀法、浸渍法、离子交换法等,载体需满足比表面积、机械强度等物理特性要求。

       我国催化剂技术始于20世纪50年代炼油工艺突破,闵恩泽研发铂重整催化剂奠定工业基础。90年代中后期实现石油化工催化剂国产化,21世纪后技术、产能与市场并进,开发出DCC催化裂解、MIP多区反应等核心技术 。新一代技术通过降低贵金属负载量使乙二醇催化剂成本下降,智能制造生产线推动产能提升 。废催化剂回收形成真空预脱油、钠化焙烧等再生技术 链,2023年行业产能达65万吨/年。当前研发聚焦重油加工、清洁燃料催化剂及生产装备智能化升级。

       在催化剂工业中所用的原料包括周期表中列举的大部分元素及其化合物,主要是涉及过渡元素及其化合物及硅、铝化合物等。此外,还有某些矿物,如从钒钛磁铁矿制造五氧化二钒。原料经物理的、化学的加工,制成具有特定的化学组成、物理结构以及一定尺寸、形状(圆柱形、球形、片形、环形、异形、无定形等)的颗粒,才具有特定的催化性能。根据工业反应器不同结构和操作条件的要求,颗粒的当量直径由数十毫米至数微米不等。均相催化剂(如含有金属离子的溶液)一般都在使用现场配制。

       活化实际上是活性催化剂制造的最后一个操作单元,通常在用户的反应器中按催化剂制造厂提供的技术进行,而不在催化剂制造厂完成。因活化后的催化剂具很高的表面自由能,能迅速与空气中的氧作用而烧结失活;而催化剂在运输、贮存特别是装填过程中,难于避免和空气接触,这可能损害催化剂,危及人身、设备的安全。

       有些催化剂的活化简单迅速,如甲烷化用催化剂中氧化镍的还原、某些氧化用催化剂中金属氧化物的价态变化等,在工业反应条件下,活化在数小时内即可完成。有些催化剂的活化复杂而费时,如合成氨催化剂,出厂时是含少量铝、钙原子的强态Fe3O4固溶体,还原为活性α-Fe需5~10天,影响使用厂有效开工时间。催化剂制造厂可预先将其还原为α-Fe,再用含微量氧的惰性气体使α-Fe上覆盖一层氧化铁膜,被氧化的α-Fe只占总的铁原子的10%左右。这样既保证运输、装填过程的安全,又可节约使用厂还原时间。又如苯或苯酚加氢用NiO/Al2O3催化剂,要求还原温度为300~350℃,而工业反应器只能达到180~220℃,也可在催化剂制造厂预先还原。其他催化剂也可作类似处理。在催化剂制造中,称为催化剂预活化(或预还原、预硫化),相应的催化剂称预活化催化剂,或预还原催化剂、预硫化催化剂。

       催化剂的贮运通常用铁桶包装,内衬气密塑料袋。运输中特别是上下车、船,应避免损害包装容器或其密封性的操作。绝大多数催化剂会因化学或物理原因(如毛细管冷凝)吸收空气中的蒸汽,导致机械强度和活性降低。多数催化剂是无机化合物,若包装密封良好,能贮存数十年而性能不变。极少数催化剂(如预还原金属催化剂,某些金属有机化合物),遇水或与水作用会产生氢气,应保存干燥,放置在通风良好的库房中。



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