炼油催化剂
出处:按学科分类—政治、法律 复旦大学出版社《国际惯例词典》第622页(1886字)
世界各国都习惯把在石油炼制过程中,参与了石油转化反应,改变了转化反应速度,但自身的化学组成不变、数量不变的物质,称之为炼油催化剂。
它可以是一种物质,也可以是几种物质组成的结构非常复杂的体系;可以是固体、液体形态,也可以是气体形态。炼油催化剂多半不是单一的物质,而是由多种物质所组成。因为这些物质在反应中所起的作用不同,人们习惯上把催化剂看成由主催化剂、助催化剂和载体3部分组成。主催化剂是催化剂的活性所在,因此也是催化剂的核心组分。
没有它,催化剂就没有活性或活性很低。活性即指催化剂的催化效能,没有活性即指催化剂在反应中不起催化作用。
助催化剂是能显着改善催化剂的活性、而本身并无或很少有活性的组分。它在催化剂中一般所占组分比甚小,但作用非同小可,它可以是元素,也可以是化合物;可以由一种物质构成,也可以由几种物质构成。一般情况下,随助催化剂加入量的增加活性也增加,但加到某一数量时,活性达最大值,若继续增加助催化剂的加入量,则活性反而迅速下降。
助催化剂的最佳加入量因催化剂的类型不同而不同,没有一个定量比。载体又称担体,是主催化剂依附的物质,一般情况下,它是催化剂的最大组分;但是,也有的催化剂没有载体。炼油固体催化剂是有载体的,通常采用具有足够的机械强度和多孔性物质作为载体。
在石油炼制过程中,除蒸馏、脱蜡、脱沥青等物理分离过程不用催化剂外,在几乎所有的化学转化反应过程中,如裂化、烷基化、聚合、异构化、加氢精制、加氢裂化、重整、脱氢等化学转化过程中,都要用相应的催化剂。甚至脱蜡分离也用催化剂。
采用催化剂可以大幅度地提高产品质量和收率,还能有效地降低生产成本,并且能合成用其他方法不能制成的很多产品。
没有催化剂便没有现代的石油炼制工业。催化剂的研制和发展已成为石油炼制工业提高生产效率、节约能源、减少环境污染的先行技术。
世界各国常以下述几个指标表示炼油催化剂的性能。
(1)活性。指催化剂效能的大小。在实验室里,国际上常用比活性A比来表示催化剂的活性:A比=,其中K为单位浓度反应物的反应速度,S0为1克催化剂的表面积。
A比只取决于催化剂的化学本性,而排除了催化剂的结构形式(特别是孔结构形式)的影响。
在工业上,世界各国都用转化率x表示催化剂的活性:,其中XA是反应物A的转化率,为起始反应物A的摩尔数,nA为未起反应的反应物A的摩尔数。XA只与反应物有关。
(2)选择性。指只加速某一种反应的性能。国际上常用目标产物的数量与已转化反应物的数量之比来表示。选择性是保证催化反应的单一性,也即保证目标产品生产的指向性。
(3)稳定性。指催化剂在使用过程中,其活性、选择性及其他性能保持不变的能力,包括化学稳定性(如化学组成、活性组分的状态是否稳定等)和物理稳定性(如孔结构、强度是否稳定等)两个方面。
(4)中毒与再生。只有少量甚至微量的某些物质存在便会引起催化剂活性的显着下降叫催化剂中毒。
对应的某些物质叫毒物。
除去毒物使催化剂恢复活性叫催化剂再生。催化剂越不易中毒、越容易再生越好。(5)比表面与孔结构。
单位重量的催化剂所具有的表面积(包括内外表面积之和)为比表面。一般情况,比表面越大,催化剂的活性越大。孔结构是指固体催化剂的多孔结构形式。孔结构形式不同,不仅影响催化剂的活性、选择性,而且还影响催化剂的强度、寿命及耐热性等。
(6)机械强度。指催化剂在使用过程中抵抗机械作用而保持不破碎的能力。
机械作用来自搬运过程和化学转化反应过程中,催化剂与催化剂、催化剂与其他物质之间的相互磨损、冲击等。
国内外一些常用炼油催化剂及其性能列于表7-11-2(裂化催化剂)、表7-11-3(重整催化剂)和表7-11-4(加氧催化剂)中。
表7-11-2
*微反活性为800℃,蒸气老化4小时。
*微反活性为800℃,蒸气老化10小时。
表7-11-3
*以干基Al2O3为基准。
表7-11-4