
催化剂类你了解多少?
发布时间:
2021/09/15 00:00
催化剂是影响化学反应的重要媒介,分子筛催化剂重要品种之一。约有90%以上的工业过程涉及催化剂使用,包括化工、石化、生化、环保等多个领域。按照反应体系相态划分,催化剂可以分为均相催化剂和多相催化剂,其中多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、纳米催化剂等。大部分催化剂由活性组分、承载活性组分的载体以及提高催化性能的助催化剂组成,一种成功的商业化的催化剂产品需要经历大量的试验筛选,涉及金属、化合物、促进剂、载体等,并且商业化成功的催化剂产品作为企业或科研机构的核心,部分催化剂产品存在垄断现象。
摘要::氮氧化物(NOx)是造成雾霾、酸雨和次生臭氧的主要前驱物。选择性催化还原(SCR)法是目前有研究价值和应用前景的烟气脱硝技术,在一定温度下可将烟气中的NOx还原为无害的N2和H2O,催化剂是SCR技术的核心。文中从不同种类的催化剂活性组分角度,综述了近年来SCR催化剂的研究进展。重点讨论了贵金属、分子筛以及金属氧化物催化剂催化还原氮氧化物的研究现状,阐述了不同体系催化剂的催化分解机理,并比较了各类催化剂的优缺点。同时提出复合金属氧化物催化剂将是SCR脱硝催化剂未来发展的主要方向,并进一步深入研究NOx还原机理。
表1总结了典型的硼基催化剂在ODH反应中的催化性能,可以发现含硼催化体系普遍具有相近的转化率选择性关系和产物分布,但催化剂活性中心的分布形态,氧功能化程度和催化剂物理结构均对催化剂烯烃收率、反应活性产生了重大影响。深入理解B基催化剂的构效关系是进一步优化其催化性能的关键。
分子筛催化剂是以分子筛作为活性组分或载体的催化剂。分子筛催化剂又称沸石催化剂,其具有独特而均一的孔道结构、较大的比表面积、较强的酸中心和氧化-还原活性中心、孔道内有能起极化作用的强大库仑场,因此分子筛是性能优异的催化剂和催化剂载体。不同晶型的分子筛载体对不同活性组分及助催化剂有担载选择性,根据不同分子筛的特性,能够进一步加工生产成为不同用途的催化剂;同一种晶型的分子筛也能够进行不同改性处理后适用于不同的催化反应过程。分子筛催化剂作为固体催化剂,易于回收处理,且无味、无腐蚀性,是环境友好型的新型催化材料。
催化剂是选择性催化还原脱除NOx技术的关键,直接影响系统的脱硝效率,也是脱硝项目成败的关键[2]。脱硝催化剂的更换在系统运行成本中占比较高,因此其使用寿命间接影响了整个系统的成本。目前,脱硝催化剂活性体系的筛选主要研究催化剂的宏观方面如:活性、选择性、稳定性以及抗中毒能力;微观方面如:催化作用机理及抗中毒机理。许多学者对SCR脱硝催化剂进行了大量的研究,基本可归为贵金属、金属氧化物和离子交换型分子筛三大类[3]。
我国催化剂行业整体进口依赖度高,是全球分子筛催化剂市场的国家之一。催化剂产品的生产技术具有多学科、相互渗透、交叉应用的特点,生产工艺复杂,技术难度高。由于我国催化剂产业相比国外企业存在较大差距,国际大型化工企业拥有先进催化剂的知识产权与工业化生产能力,因此我国环保、能源化工及精细化工行业对于国外催化剂的进口依赖较为严重。2020年我国催化剂行业进出口总额25.03亿美元,其中出口总额5.52亿美元,贸易逆差达到13.99亿美元。分子筛催化剂在北美地区和中国的消费量分别为12.4万吨和10.2万吨,全球占比分别为38%、32%,不同分子筛催化剂价格差异较大。
催化剂作为影响化学反应的重要媒介,在尾气处理、石化炼化及化学合成等领域广泛使用,分子筛是催化剂的主要核心组成。除传统的石油化工产品制造领域以外,已在清洁能源的开发与利用、环境保护以及人类的生存环境的治理与保护等多个新兴领域起到了关键作用。催化剂的种类繁多,可分为金属催化剂、分子筛催化剂、金属氧化物催化剂、固体酸催化剂等。
炼油工业的转型升级的关键是新型催化剂的研发。催化剂在石油炼化中的裂化、加氢、重整等过程中都扮演着重要角色,石油炼化过程中各产品的转化率、油品质量、杂质比率均与催化剂质量有关。目前炼业中常用分子筛及催化剂如Y分子筛、β分子筛等催化剂产品的研发升级与质量改进则成为目前炼业的重要关注点。
分子筛催化剂国产替代将成为我国催化剂行业重要发展趋势。近年来,随着我国经济结构调整进程逐步深化和对关键领域自主知识产权重视程度的提升,已经涌现出了一批具备较强科研与生产能力的催化剂研发制造企业,其产品已实现进口替代并逐步得到市场认可,部分产品在国际市场上也具备较强的竞争力。在较长时间内,催化剂产品的国产替代过程将成为我国催化剂行业发展的主要趋势。
本文合成了一种由孤立的单原子和无序团簇组成的非均相钌催化剂,该催化剂在N掺杂碳基体中稳定,对1-己烯的氢甲酰化反应具有很好的活性和显著的区域选择性。根据X射线光电子能谱(XPS)和的研究,氮杂原子的作用对提高催化剂的稳定性和活性至关重要,使Ru(II)-N位点稳定。提取了不同原子度Ru种的固有大小依赖的活性,将观察到的反应速率与粒径分布进行了相关性分析,采用像差校正的高角度环形暗场扫描透射电镜,允许将单原子位点识别为最活跃的位点。该催化剂是一种很有前景的非均相钌催化剂,为设计改进的钌非均相催化剂铺平了道路。
开发无金属异核双原子催化剂是实现低能耗、无污染催化氮还原(NRR)的潜在策略,它结合了双原子催化剂活性中心灵活、无污染的优点,同时又具有无金属催化剂的高法拉第效率。然而,根据现有的机理,除硼原子外,其他非金属原子的有限轨道降低了无金属催化的可能性,阻碍了异核无金属双原子NRR催化剂的发展。
术是在废气催化剂的基础上发展起来的一种的废气催化剂。的存在,已使废气在催化剂的催化下完成电化学的反应,反应过程已经持续数年了。在催化剂催化下溶解进入催化剂油盒内,将液体纳入催化剂油盒,通过液化净化后向化油器提供的能量。
当前公司特种分子筛及催化剂产能为5850吨/年(其中移动源脱硝分子筛4000吨/年、钛硅分子筛1850吨/年),非分子筛催化剂产能为400吨/年,部分产品拥有工艺包。公司积极拓展分子筛在其他领域的运用,IPO总共募集资金约7.84亿元,其中4.28亿元用于环保新材料及中间体项目,主要包括固定源脱硝分子筛、光触媒VOCs净化催化剂、乙二醇催化剂、高纯氧化铝和高纯二氧化硅产品的研发和生产;其中3.56亿元用于特种分子筛、环保催化剂、汽车尾气净化催化剂产业化项目,能够满足国内外市场增长的需求。通过实施此次募投项目,将有效扩大公司生产和经营规模,提高公司的可持续发展能力和市场地位。
公司主营业务产品为特种分子筛及催化剂系列、非分子筛催化剂系列与技术服务收入,其种分子筛及催化剂系列为公司核心产品。分子筛催化剂是指以分子筛作为主要活性组份或主要载体的催化剂,又称沸石催化剂。分子筛催化剂作为固体催化剂,是环境友好型的新型催化材料,广泛应用于环保、化工等领域。目前公司主要产品主要包括移动源脱硝分子筛、钛硅分子筛催化剂、石油裂化分子筛、烯烃异构化催化剂、吡啶合成催化剂及其他分子筛产品。
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