催化反應(yīng)論文new

1、 201015071344 姓名:賈雷中國(guó)催化劑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析一、中國(guó)催化劑行業(yè)發(fā)展分析 近幾年雖然全球化工行業(yè)仍將維持健康發(fā)展的勢(shì)頭，但化工催化劑需求增速將是所有催化劑終端領(lǐng)域中最慢的，尤其是有機(jī)合成催化劑需求近期將受到醫(yī)藥工業(yè)缺乏新產(chǎn)品的不利影響，然而這種不利的影響會(huì)被非洲、亞太、東歐和中東地區(qū)石化工業(yè)的擴(kuò)能所彌補(bǔ)；聚合催化劑的需求增速則將是所有催化劑品種中最快的，主要原因是非洲和中東地區(qū)聚合物產(chǎn)能的快速擴(kuò)張；由于加氫處理催化劑需求量穩(wěn)步增長(zhǎng)以及非洲、中東和亞太地區(qū)油品產(chǎn)量較高，煉油催化劑需求也將非常強(qiáng)勁。全球都在通過(guò)減少車用燃料的含硫量來(lái)減輕空氣污染，這將繼續(xù)增加催化劑的裝載量。二、中

2、國(guó)催化劑行業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)方向 催化劑的主要作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速度，因此被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、制藥、環(huán)保等行業(yè)。催化劑的技術(shù)進(jìn)展是推動(dòng)這些行業(yè)發(fā)展的最有效的動(dòng)力之一。一種新型催化材料或新型催化工藝的問(wèn)世，往往會(huì)引發(fā)革命性的工業(yè)變革，并伴隨產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。目前，人類正面臨著諸多重大挑戰(zhàn)，如：資源的日益減少，需要人們合理開(kāi)發(fā)、綜合利用資源，建立和發(fā)展資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸以及生活體系；經(jīng)濟(jì)發(fā)展使環(huán)境污染蔓延、自然生態(tài)惡化，要求建立和發(fā)展物質(zhì)全循環(huán)利用的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)到應(yīng)用的清潔化。這些重大問(wèn)題的解決無(wú)不與催化劑和催化技術(shù)息息相關(guān)。因此，許多國(guó)家尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，非

3、常重視新催化劑的研制和催化技術(shù)的發(fā)展，均將催化劑技術(shù)作為新世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域已趨向如下局面：傳統(tǒng)的石油化工技術(shù)基本趨于成熟，但需要新催化劑以滿足原料性質(zhì)變差、產(chǎn)品升級(jí)換代以及日趨苛刻的環(huán)保要求；天然氣化工和煤化工在經(jīng)濟(jì)上還不能與石油化工競(jìng)爭(zhēng)，所涉及的催化技術(shù)有很大的相似性；用于高附加值化學(xué)品和藥物中間體合成為主的精細(xì)化工催化技術(shù)相對(duì)較為分散，發(fā)展遲緩，目前正在得到加強(qiáng)；以環(huán)境治理和環(huán)境保護(hù)為目的催化技術(shù)得到了廣泛的重視。 新型催化劑、高效催化反應(yīng)技術(shù)和催化新材料及催化劑制備共性技術(shù)的創(chuàng)新是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。其中，環(huán)保用催化工藝及相應(yīng)的新型催化劑、催化劑制備

4、精細(xì)化等的發(fā)展是關(guān)鍵，也是今后催化劑技術(shù)的主要發(fā)展方向。1、煉油與化工催化劑 新型、高效催化劑的研制，是石油和化學(xué)工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)際上有關(guān)催化的研究中，近50%的工作圍繞開(kāi)發(fā)新型催化劑展開(kāi)，且對(duì)其重視程度日益增加。另一顯著特點(diǎn)，是新型催化劑的開(kāi)發(fā)與環(huán)境友好密切聯(lián)系，即要求催化劑及催化技術(shù)生產(chǎn)生活必須品的同時(shí)，從源頭消除污染。 固體酸催化劑是近年來(lái)國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一類催化劑，因其可在酯化、烷基化、異構(gòu)化等重要反應(yīng)中替代傳統(tǒng)硫酸催化劑，并從源頭杜絕污染，從而成為發(fā)展勢(shì)頭最為強(qiáng)勁的一類新型催化劑。 均相堿催化在化學(xué)品合成中占有相當(dāng)比例，如環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)加成合成表面活性劑、酯交換制備

5、精細(xì)化學(xué)品等，但因嚴(yán)重的污染問(wèn)題對(duì)環(huán)境造成惡劣影響。近年來(lái)，以固體堿替代傳統(tǒng)氫氧化鈉等液堿催化劑已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。 由于對(duì)催化劑活性、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求，煤液化催化劑的研究重點(diǎn)已經(jīng)集中在超細(xì)粒分散型鐵基催化劑的制備與加入方式上，今后的研究課題仍需在用離子交換法引入催化劑的方式、直接浸漬方法的改進(jìn)、納米級(jí)氧化鐵和改性(硫化)氧化鐵的應(yīng)用、低濃度的可促進(jìn)鐵基催化劑活性提高的金屬的加入等方面做工作。2、汽車尾氣凈化催化劑 隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用及環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，汽車尾氣轉(zhuǎn)化催化劑將呈以下發(fā)展趨勢(shì)。首先，為提高燃料燃燒效率和減少CO排放，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)將逐漸采用貧燃技術(shù)。該發(fā)動(dòng)機(jī)比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃

6、料經(jīng)濟(jì)性高出20%-25%。由于氧氣過(guò)剩，因而將NOX還原脫除就成為一技術(shù)難題。目前正在研究的解決方案包括 NOX捕集、選擇性還原和電熱催化劑等，該技術(shù)可望于近期在歐洲工業(yè)化。其次是設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)能快速預(yù)熱的催化劑。在歐洲和北美，汽車排放污染物主要是在催化轉(zhuǎn)化器預(yù)熱之前的早期排放引起的。 在今后數(shù)年中，美國(guó)、歐洲和日本將生效的更為嚴(yán)格的排放限制主要是針對(duì)啟動(dòng)前20-30s尾氣的凈化。此外，汽車尾氣轉(zhuǎn)化催化劑生產(chǎn)商正致力于減少催化劑中的貴金屬含量。第三是消除H2S的排放。剛裝上催化轉(zhuǎn)化器的汽車在行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生難聞的氣味，這是由于催化轉(zhuǎn)化器中積累的硫以H2S的形式排出，目前合適的解決辦法正在研究

7、之中。3、光催化劑 近30年來(lái)，由于在環(huán)境治理、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、臨床醫(yī)學(xué)等諸多方面的潛在應(yīng)用，光催化及其相關(guān)技術(shù)得到了快速發(fā)展，尤其在污水處理和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換方面得到了廣泛研究。 目前凈化水的技術(shù)有很多是借助于化學(xué)和光化學(xué)方法。光催化作為污水治理的新技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：一是作為目前研究最為廣泛的高活性光催化劑二氧化鈦可以吸收4 %5%的太陽(yáng)光，且具有穩(wěn)定性好、無(wú)毒、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。二是除來(lái)源于空氣中的氧以外，不需要添加其他水溶性的氧化劑就可以分解有機(jī)污染物，原理上不需要添加其他化學(xué)藥品。三是同時(shí)進(jìn)行氧化過(guò)程和還原過(guò)程。四是可以氧化其他高級(jí)氧化技術(shù)方法無(wú)法分解的穩(wěn)定有機(jī)物。五是二氧化鈦的殺菌作用是光催化劑的重要

8、優(yōu)點(diǎn)。 近年來(lái)，以日本、歐美為主的國(guó)家紛紛投入巨資和大量的人力進(jìn)行相關(guān)的開(kāi)發(fā)研究，每年都有大量的研究成果。目前光催化劑開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)主要是：非二氧化鈦半導(dǎo)體材料的研究；混合/復(fù)合半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)研究；摻雜二氧化鈦催化劑；催化劑的表面修飾；制備方法和處理途徑的探索等。 從光催化劑應(yīng)用的前景來(lái)看，目前主要應(yīng)用領(lǐng)域：一是二氧化鈦涂層的自潔凈功能。將二氧化鈦鍍?cè)诮ㄖ牧?、交通工具、室?nèi)裝修材料的外表，利用生活中的太陽(yáng)光、照明燈光即能分解這些表層的污染物，雨水清洗即實(shí)現(xiàn)自潔功能。二是超親水性能用于制備防霧設(shè)備。如涂有超親水光催化性薄膜的玻璃遇到水氣時(shí)表面形成了均勻的水膜，所以鏡像保持清晰。三是空氣和水資源的

9、凈化。水處理的分類有各種不同領(lǐng)域，如對(duì)上下水源的處理，工廠排水、農(nóng)業(yè)排水的處理等。在醫(yī)學(xué)方面用來(lái)消滅病菌和病毒也受到極大的關(guān)注。此外，光催化反應(yīng)還在防腐、印刷、光儲(chǔ)存等諸多方面有著潛在的應(yīng)用前景。 光催化要成為實(shí)用技術(shù)目前尚存在許多難點(diǎn)，如反應(yīng)速度慢、量子效率低等，特別需要考慮污染物本身的特征以及可能產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物。要想從根本上解決如上問(wèn)題，關(guān)鍵是要改善催化劑本身的性能。因此，開(kāi)發(fā)研究可見(jiàn)光催化劑以及高效率催化劑已成為光催化研究的重要課題。利用多相光催化治理污染的過(guò)程不需要能源和化學(xué)氧化劑，催化劑無(wú)毒、廉價(jià)、反應(yīng)物活性高、無(wú)選擇性，并且可能完全礦化有機(jī)物，破壞微生物。如果找到量子效率足夠高的

10、光催化劑，該項(xiàng)技術(shù)將有十分廣闊的發(fā)展前景。4、生物催化劑 生物催化劑技術(shù)是化學(xué)生物技術(shù)的一個(gè)組成部分，作為化學(xué)合成的一種手段或工具的重要性越來(lái)越大。消費(fèi)者對(duì)新產(chǎn)品的需求、產(chǎn)業(yè)界要求提高收益并降低成本、政府和行政部門對(duì)加強(qiáng)管理的壓力以及新技術(shù)出現(xiàn)和科學(xué)發(fā)明等推動(dòng)了生物催化劑的應(yīng)用。 目前生物催化工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生重大影響。在傳統(tǒng)方面，微生物和酶工藝已經(jīng)被用于生物衍生原料?，F(xiàn)在開(kāi)始擴(kuò)展到石油衍生材料領(lǐng)域，并且手性酶在有機(jī)藥品合成及柴油微生物脫硫中得到廣泛應(yīng)用，在反應(yīng)中作歧化劑。生物催化合成技術(shù)與傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)過(guò)程相比，具有潛在的優(yōu)越性，其選擇性好，效率高，生產(chǎn)費(fèi)用低。酶催化可應(yīng)用于精細(xì)化學(xué)品生

11、產(chǎn)，范圍包括藥品和農(nóng)用化學(xué)品。酶不僅對(duì)天然物催化有效，并且可用于非天然物的催化反應(yīng)，其催化選擇性較高，可在常溫條件下反應(yīng)，易于處理廢料。用酶催化由丙烯腈制丙烯酰胺工藝已達(dá)到年產(chǎn)10萬(wàn)t的水平。將傳統(tǒng)的化學(xué)合成轉(zhuǎn)變?yōu)樯锎呋^(guò)程，具有費(fèi)用大大節(jié)減和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，它可提高天然原材料的使用率。 催化劑制備精細(xì)化是改進(jìn)和提高催化劑性能的重要途徑，而催化新材料則是催化劑更新?lián)Q代和品種多樣化的物質(zhì)基礎(chǔ)。新型催化劑和相應(yīng)的催化工藝的出現(xiàn)，往往以催化新材料和精細(xì)化制備工藝為重要前提。國(guó)際上自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在此方面的研究十分活躍，政府和許多公司投入大量人力和物力從事研究開(kāi)發(fā)，并在相關(guān)領(lǐng)域中長(zhǎng)期堅(jiān)持研究

12、。如聯(lián)碳公司的磷鋁、磷硅鋁、金屬磷鋁分子篩和銠催化體系的磷配體，飛馬公司的ZSM分子篩、法國(guó)石油研究院的金屬有機(jī)絡(luò)合物、杜邦公司的白鎢礦結(jié)構(gòu)氧化物、海灣石油公司的層狀硅酸鹽和硅鋁酸鹽、英國(guó)石油公司的石墨插層化合物、?？松镜碾p、多金屬簇團(tuán)等。 隨著納米技術(shù)在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用，新研制的催化劑的效能大大提高。如：粒徑小于0.3nm的鎳和銅-鋅合金的納米顆粒的加氫催化劑的效率比常規(guī)鎳催化劑高 10倍。美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種稱為鈦硅酸鹽ETS-4的物質(zhì)能夠作為良好的分子篩。當(dāng)溫度升高時(shí)，ETS-4會(huì)逐漸脫水，微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法，可以在 3到4埃的范圍內(nèi)精確地調(diào)整微孔尺寸。 在開(kāi)發(fā)新材料的基礎(chǔ)上，借助催化劑制造精細(xì)化技術(shù)，有效地調(diào)節(jié)