流裂化催化剂(工业催化200年，盘点那些改变人类社会的工业催化剂（二))

Posted 2023-05-31

篇首语：上下观古今，起伏千万途。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了流裂化催化剂(工业催化200年，盘点那些改变人类社会的工业催化剂（二))相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

流裂化催化剂(工业催化200年，盘点那些改变人类社会的工业催化剂（二))

前言：

催化在人类文明进步与世界经济发展中扮演着非常重要的角色。它能够以一种高效，绿色和经济的方式将原材料转变为具有高附加值的化工产品和燃料等，因而被广泛应用于能源，化工，食品，医药，电子等各个领域。目前，全世界90%以上的化学生产过程都离不开催化。毫不夸张地说，催化领域的每一次重大突破，都极大地改变了人类的生产与生活方式。今天简单地盘点一些工业催化领域中重要的催化反应和催化剂，因内容较多，文章一共分为三部分，本文是第二部分。

六、合成气制甲醇

标志性事件1：1923年，德国BASF公司的Alwin Mittasch开发了ZnO/Cr2O3作为催化剂，实现了合成气（CO/H2）到甲醇的转化，该工艺中压力为25-35 MPa, 温度为320-400 oC；

标志性事件2：1966年，英国帝国化工公司（ICI）采用Cu基催化剂（后发展成为经典的Cu/ZnO/Al2O3）实现了低压合成甲醇（5-10 MPa,230-280 oC）,随后又开发了中压法合成工艺。

甲醇是仅次于三烯、三苯的重要基础化工原料，在农药，医药，合成塑料等领域具有重要的应用。

七、乙烯氧化工业

乙烯环氧化：1930年，Lefort开发了Ag催化剂，实现了乙烯的环氧化反应。1937年，美国Union Carbide公司（UCC）将该工艺实现商业化。环氧乙烷（EO）主要用于制造乙二醇（制涤纶纤维原料）、洗涤剂、增塑剂、润滑剂、合成橡胶和塑料等。目前，世界上EO工业化生产装置几乎全部采用以银为催化剂的乙烯直接氧化法。全球EO生产技术主要被Shell公司（英荷合资）、美国SD（科学设计公司）、美国UCC三家公司所垄断。此外拥有EO生产技术的还有日本触媒公司、美国DOW化学公司、德国赫斯公司等。

乙烯氧化制乙醛：1959年，Hafner和Smidt等人采用Pd/CuCl2为催化剂，一步氧化乙烯制得了乙醛，该法被称为Wacker法。

八、石油化工工业

烷基化反应：1932年，Ipatieff和Pines以AlCl3为催化剂，实现了低碳烯烃的低聚反应（异丁烷与烯烃低聚制备汽油）。烷基化汽油辛烷值高、蒸气压低、沸点范围宽，是理想的高辛烷值清洁汽油组分。

催化裂化：1937年，法国科学家Houdry采用Al2O3/SiO2分子筛作为固体酸催化剂，实现了重油的催化裂化（石油公司Vacuum以此为基础成立了HPC公司，后来发展成为大名鼎鼎的Mobil公司）。催化裂化工艺曾向移动床（TCC）和流化床（FCC）两个方向发展。1939年，美国麻省理工大学的W.K.Lewis和E.R.Gilliland提出了利用催化剂的沉降分离，建立一种密相流化床反应器的构想，并进行了实验，现代石油化工工业的核心——流化床催化裂化工艺由此诞生。1942年，美国标准石油公司（Standard Oil）将其正式投产。循环流化床最终在20世纪五六十年代发展成为具有工业实用价值的新技术。催化裂化是石油化工中最核心的工艺之一，石油裂化催化剂是目前世界上用量最大的一种催化剂。

九、烯烃聚合工业——Ziegler-Natta催化剂

1950年，德国科学家Karl Ziegler开发了利用H2,乙烯和Al直接合成三乙基铝的工艺，并随后发现TiCl4或ZrCl4与三乙基铝组合的催化体系能够在常温和常压下以高的活性催化乙烯聚合得到高分子量的聚乙烯，该催化剂后被Natta称为Ziegler催化剂。1954年，意大利科学家Natta利用AlEt3还原TiCl4得到了TiCl3/AlEt3为主催化剂，AlEtCl为助催化剂的第一代Ziegler-Natta催化剂，并成功制备出了高等规度的聚丙烯，开创了等规聚合物的先河。1963年，Ziegler和Natta两人同获Nobel化学奖（在高聚物的化学性质和技术领域中的研究发现）。

Ziegler-Natta催化剂经过60余年的发展，已经成为当今最成熟和最广泛使用的烯烃聚合催化剂，被应用于全球90%以上聚烯烃产品制备中，对整个人类社会发展所产生的推动作用是无与伦比的！利用Ziegler-Natta催化剂所生产出来的聚烯烃产品被广泛应用到科技、军事、日常生活的方方面面。对于人类的吃、穿、用、住、行都产生了极其深远的影响。可以毫不夸张的说，离开Ziegler-Natta催化剂，现代社会将难以维系！

十、丙烯氨氧化制丙烯腈

1959年，Idol采用Bi/Mo作为催化剂，开发了丙烯氨化氧化制备丙烯腈的工艺。丙烯腈是合成纤维，合成橡胶和合成树脂的重要单体。由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。

十一、烯烃复分解反应

1964年，Banks和Bailey发现烯烃在某些过渡金属（如钨、钼、铼、钌等）络合物的催化下，发生双键断裂，重新组合成新的烯烃，这个反应被称为烯烃复分解反应（Olefin metathesis）。

1971年，法国科学家Yves Chauvin提出烯烃复分解反应中，金属卡宾充当了催化剂，烯烃与金属卡宾通过[2+2]环加成形成金属杂环丁烷中间体，进而实现相互转化。这一机理后来分别被Y. Chauvin, R. Grubbs等人证实。

1980年，美国麻省理工学院的R. Schrock合成了第一个具有明确结构的复分解反应催化剂（钽卡宾配合物）。

1992年美国加州理工学院的R. Grubbs发现了钌卡宾络合物，并成功应用于降冰片烯的开环聚台反应，克服了其他催化剂对功能基团容许范围小的缺点，该催化剂不但对空气稳定，甚至在水、醇或酸的存在下，仍然可以保持催化活性。

2005年，Y. Chauvin, R. Schrock和R. Grubbs获得了诺贝尔化学奖（发展了有机合成中的复分解法）。

烯烃的复分解反应之所以重要是因为它代表着有机合成方法学中一种新的形成碳碳骨架的有效方法。该反应广泛应用于研发药物和先进聚合物材料等化学工业领域。

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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。

流裂化催化剂(工业催化200年，盘点那些改变人类社会的工业催化剂（二))

流裂化催化剂(工业催化200年，盘点那些改变人类社会的工业催化剂（二))

前言：

六、合成气制甲醇

七、 乙烯氧化工业

八、 石油化工工业

九、 烯烃聚合工业——Ziegler-Natta催化剂

十、 丙烯氨氧化制丙烯腈

十一、烯烃复分解反应

七、乙烯氧化工业

八、石油化工工业

九、烯烃聚合工业——Ziegler-Natta催化剂

十、丙烯氨氧化制丙烯腈