In 2020, it was rated as a national specialized and new "little giant" enterprise by the Ministry of industry and information technology
2023-06-14 4674
苯乙烯(SM)是除乙烯和丙烯外一種十分重要的聚合用單體，在下游化工產(chǎn)品和塑料中有著廣泛的應(yīng)用。
美國Dow化學(xué)公司以及德國BASF最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)苯乙烯，為工業(yè)化生產(chǎn)苯乙烯奠定了基礎(chǔ)。目前工業(yè)上苯乙烯主要有兩條生產(chǎn)路線：一種為乙苯脫氫法，它包括乙苯氧化脫氫和催化脫氫兩種工藝；另一種為環(huán)氧丙烷-苯乙烯（PO/SM）聯(lián)產(chǎn)法。其中乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的方法被普遍使用，SM產(chǎn)品收率大于90%。
生產(chǎn)苯乙烯的關(guān)鍵點在于催化劑的好壞，通過科研人員的不斷探索改進(jìn)，苯乙烯催化劑的研發(fā)有了顯著進(jìn)展。乙苯脫氫催化劑由早期的鋅系、鎂系催化劑逐漸被性能更好的鐵系催化劑所取代。鐵系催化劑是以氧化鐵為活性組分、氧化鉀為主要助劑的一種催化劑。
目前，乙苯脫氫催化劑的一個研發(fā)重點是低鉀元素催化劑助劑的開發(fā)。若鉀在催化的過程中流失過多或過快，將影響催化效率。因此，減少催化劑中鉀的含量，在保證催化效率的同時，會有效地提高催化劑的壽命，使生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定和高效。另一個研究重點是高壽命新型催化劑開發(fā)。催化劑單位時間內(nèi)的催化效果和催化劑壽命是決定催化劑好壞的兩個重要因素。目前催化劑平均使用周期僅為24個月，因此開發(fā)性能好，使用周期長的乙苯脫氫催化劑具有重要的意義。如今，世界上著名的高壽命乙苯脫氫催化劑開發(fā)公司有德國南方化學(xué)公司和標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司。標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司成立于20世紀(jì)80年代末，是全球排名第一的加氫催化劑供應(yīng)商。該公司開發(fā)的Shell系列催化劑和C系列催化劑取得了不錯的市場反響。德國南方化學(xué)公司成立于19世紀(jì)中期，該公司最初生產(chǎn)C系列和G系列的脫氫催化劑，又陸續(xù)開發(fā)了S(Styromax)系列催化劑，在我國的相應(yīng)生產(chǎn)裝置上得到廣泛應(yīng)用。此外，國內(nèi)乙苯脫氫催化劑從20世紀(jì)60年代開始開發(fā)，目前廈門大學(xué)的XH系列、中石化上海石化研究院的GS系列、中石油石化研究院的LH系列、大連物化所的DC系列以及風(fēng)光新材料的YFCT型號均已用于工業(yè)生產(chǎn)。
在乙苯脫氫制苯乙烯催化劑的開發(fā)過程中，科研人員經(jīng)過大量研究后發(fā)現(xiàn)，催化劑在反應(yīng)過程中會受到溫度、助劑和空速等因素的影響，下面分別對上述幾個方面進(jìn)行簡要說明：
溫度：乙苯脫氫在反應(yīng)過程中是典型的吸熱反應(yīng)，若想讓反應(yīng)持續(xù)高效進(jìn)行，需要不斷提高反應(yīng)溫度。溫度越高，反應(yīng)越徹底；但反應(yīng)溫度過高，乙苯會產(chǎn)生熱裂解反應(yīng)而產(chǎn)生積碳，造成苯乙烯的選擇性降低，催化劑不穩(wěn)定，催化效率變差。因此，應(yīng)該將反應(yīng)溫度控制在一個合理的范圍內(nèi)，研究表明550-610℃為最佳反應(yīng)溫度。
助劑：為提高催化劑的活性，一般是向催化劑中添加一定量氧化鈣、氧化鉀、氧化鈰等的堿金屬氧化物作為助劑，催化劑的選擇性得到了提高，催化劑的壽命得到提高。研究表明，氧化鈰會對鐵-鉀型催化劑的催化效果產(chǎn)生顯著影響，也能增強(qiáng)鉬類元素催化劑助劑的效果，從而進(jìn)一步提高 SM 產(chǎn)物最終的選擇性。對于不同組分的催化劑，應(yīng)添加不同種類的助劑才能起到良好的催化效果。
隨著化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，乙苯脫氫制苯乙烯催化劑得到廣泛應(yīng)用，研發(fā)新型非金屬催化劑和助劑成為研發(fā)人員的研究重點。同時，考慮到氧化脫氫的反應(yīng)條件和碳基催化劑抗氧化性差的特點，之后可以開發(fā)高效、高抗氧化性的非金屬乙苯氧化脫氫催化劑。綜上所述，不久將來肯定會開發(fā)出更多不同類型的乙苯脫氫催化劑，用以滿足實際的生產(chǎn)需要，這還需要科研人員不斷進(jìn)行探索與研究。
文字摘自：《天津化工》，原作者：王琪，編輯：孟憲唯，校正：李闖
圖片來自網(wǎng)絡(luò)
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