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神奇的“媒人”----催化劑 |
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說起催化劑,人們似乎有些生疏。其實(shí),幾千年來人們用來發(fā)面或釀酒的酵母就是一類叫做酶的生物催化劑。大家都知道,化肥的主要成分—氨是由氫原子和氮原子所組成。當(dāng)把氫氣和氮?dú)饣旌显谝黄饡r(shí),不管用多高的溫度、多大的壓力,即使經(jīng)歷很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間,它們也不會(huì)變出多少氨來。但是,一旦在一定條件下與一種以鐵為主要成分的催化劑接觸后,它們很快就會(huì)合成氨了。這類能使反應(yīng)速度成千上萬倍地加速進(jìn)行,而本身并不消耗的物質(zhì),就叫做催化劑。日語中把這類物質(zhì)形象地稱為“觸媒”,它就好像是在各種反應(yīng)原料之間充當(dāng)“媒人”,經(jīng)過它的撮合作用,就有可能使反應(yīng)大大加快,并向多產(chǎn)目的產(chǎn)物方向轉(zhuǎn)變。當(dāng)然,這里有一個(gè)前提,就是這些反應(yīng)原料之間本質(zhì)上存在著發(fā)生反應(yīng)的可能,也就是說本來就“有緣”。假如這些物質(zhì)風(fēng)馬牛不相及,根本不存在結(jié)合的可能,那么再大本事的“媒人”(催化劑)也是無能為力的?梢院敛豢鋸埖卣f,幾乎所有的石油煉制與化工過程都離不開催化劑,石油煉制與化工技術(shù)的進(jìn)展幾乎都是得益于新型的、更高效的催化劑的問世。
石油煉制與化工生產(chǎn)過程中所用催化劑的種類繁多,它們大多為固態(tài),也有的是液態(tài)。它們的共同要求是具有高的轉(zhuǎn)化性、對(duì)目的產(chǎn)物良好的選擇性和較持久的穩(wěn)定性。作為催化劑首先必須要有較高的活性,也就是說要能最大限度地提高所需要的反應(yīng)轉(zhuǎn)化的速度。對(duì)于同樣的反應(yīng)原料,它們之間可能發(fā)生若干種不同的反應(yīng),而人們往往只要求加速其中某幾種反應(yīng),對(duì)其他所謂副反應(yīng)則希望加以抑制,這就是要求催化劑具有較高的選擇性,以取得盡可能多的反應(yīng)目的產(chǎn)物。再者,催化劑耗費(fèi)是產(chǎn)品生產(chǎn)成本中很重要的一項(xiàng)。有些以鉑、鈀等貴金屬為重要組成和制造原料的催化劑則價(jià)格昂貴,所以要求催化劑性能穩(wěn)定,壽命盡可能的長(zhǎng)。那樣不僅可以降低成本,還可避免因頻繁更換催化劑而縮短運(yùn)行周期、降低生產(chǎn)效率。
催化劑的種類繁多,分類方法也多。據(jù)催化反應(yīng)類別(工藝)可分為催化裂化、加氫、催化重整催化劑及其他反應(yīng)催化劑;按催化反應(yīng)機(jī)理可分為離子型、自由基型、絡(luò)合反應(yīng)型,等等。在石油煉制與化工生產(chǎn)過程中所用的催化劑的成分往往并不是單一的,通常是由載體、活性成分和助催化劑等所組成;其中任何一種成分的性質(zhì)及其含量都會(huì)對(duì)催化劑的性能產(chǎn)生影響。催化劑屬于精細(xì)化學(xué)品,其研制是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作,其生產(chǎn)制造涉及諸多單元操作,每一步都得非常精心地操作,各種條件上任何微小的變動(dòng)都有可能會(huì)顯著改變催化劑的性能。在這方面每年都有大量獲得專利保護(hù)的技術(shù)成果,可以說是石油煉制與化工方面技術(shù)創(chuàng)新最為活躍的領(lǐng)域。
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