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新型催化剂:原始创新找准方向

行业上下游中国仪表网2012年06月25日 15:10人气:7557

  随着环保压力的加大和绿色化学的飞速发展,催化剂制备技术及新型催化剂材料的开发受到世界各国的高度重视,催化剂研发已经成为国际上技术竞争的重要领域。中科院大连化学物理研究所化石能源与应用催化研究部部长田志坚在接受记者采访时表示,催化剂技术是相关产业优先发展的重点,未来5年,使用对人类和生态环境无毒、无害的催化剂获得目标产物是绿色化学的追求目标,其中新型催化剂将扮演重要的角色,在资源利用、能源开发、医药制造、低碳环保等领域大有可为。
  
  新型催化崭露头角
  
  田志坚表示,催化剂对提高化工和石化工业经济效益的作用不可估量。他举例说,精细化学品是技术密集、品种多、产量小、附加值高的化工产品,其生产过程的反应种类也多。一种精细化工产品的生产包括很多反应步骤,而且产品结构复杂,纯度要求高,生产流程长,要做到这些就需要采用新的催化技术。
  
  他认为,为了实现从源头消除污染,应注重研发用于化石能源绿色高效转化、合成气催化转化制液体燃料、生产高品质清洁运输燃料、烃类资源高效转化利用的催化剂;为了让煤炭、石油产业链更加科学完整,应研制新型、高效、可见光诱导的光催化剂,并将其应用拓展到环保、建材、军工、电力等领域,从根本上解决能源和环境污染。
  
  当前,市场原料不断劣质化,石油产品需求不断增长,环保法规进一步严格,炼油催化剂需求非常强劲;化合物催化加氢可直接提高收率,同时催化剂可直接循环使用,因而全球加氢工艺催化剂增长速度预计达30%~40%;环氧乙烷和环保催化剂需求年增速也分别达到10%和8%,随着乙二醇和聚酯纤维需求迅猛增长,特别是中国市场快速增长推动了环氧乙烷市场的发展,降低氧化氮和二英排放的硬性要求还拉动了环保催化剂的需求。另外,固体酸催化剂可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中替代传统的硫酸催化剂,固体碱替代传统的氢氧化钠等液碱催化剂已成为发展趋势,具有较好的发展前景。
  
  原始创新机遇众多
  
  在科技演变过程中,催化剂将是竞争的焦点。我国催化剂研制要瞄准国家产业发展方向,要有科学性、前瞻性,新能源、新材料等新兴产业和先导产业应该是今后最具吸引力的目标市场。
  
  新型催化剂和相应的催化工艺的出现,往往以催化新材料和精细化制备工艺为重要前提,未来催化剂材料是新催化剂和新工艺开发的重中之重。
  
  记者从大化所催化研究部了解到,新兴催化剂材料能对多种催化剂工艺过程产生影响,具有工业应用前景,在这一研究领域进行原始创新的机会也很多。目前世界新兴催化剂材料主要有:纳米分子筛复合材料、负载型杂多酸、过渡金属氮化物/碳化物、离子液体、新体系氧化材料等,这些将是今后我国催化技术原始创新的重点。
  
  清洁生产有“直通车”
  
  用催化过程生产的各类有机化学品中,催化选择氧化生产的产品约占1/4。以氧气等为氧源的烃类催化选择氧化过程是一个环境友好的清洁生产过程,但国内的大型氧化装置均为国外引进技术。不过,在烃类选择氧化催化新材料的设计和制备、氧化新方法和新工艺的开发方面,我国已经取得了突破性进展。
  
  6月15日,大连化物所徐杰研究员在接受记者采访时表示,由他主持的中国科学院重要方向项目“烃类选择氧化制对苯二甲酸产业化关键技术”日前通过中科院高技术研究与发展局组织的验收,其开发的非金属类催化新材料应用于烃类选择氧化反应,不仅实现了温和条件下的高选择氧化,而且还将氧化过程从传统的金属催化剂中解放出来。
  
  大化所设计开发的烃类选择氧化非金属催化新材料用于甲苯选择氧化制苯甲酸过程,转化率为20.9%,选择性98%以上,副产物减少。而且催化剂用量少,反应运行平稳,不堵管不结焦,不仅可大幅度提高装置生产能力,而且可显著降低物耗和成本。
  
  该项目还开发出微量和常量催化材料组合制备新方法,每次可制备100~300个催化剂,并已成功应用于石脑油催化裂解制烯烃催化材料的开发。研制的固体复合金属氧化物催化剂,应用于环己烷选择氧化合成环己酮/醇中,具有活性高、选择性好、反应条件温和等特点。项目组发展了反应控制相转移催化新材料,丙烯环氧化制环氧丙烷转化率达到90%,选择性94%以上,催化剂循环使用回收率93%,并成功应用于环己烯环氧化制环氧环己烷过程,完成了工业化试生产。
(本文来源:中国化工报 转载请注明出处
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