行业更新

摘自 舒兴田
石油化工科学研究院

目前,国内主要催化过程包括催化裂化、加氢裂化、催化脱蜡,降凝、二甲苯异构化、丙烯苯烷基化、乙烯苯气相烷基化和芳构化等,使用的分子筛有Y、 ZRP(MFI结构)、ZSM-5、丝光沸石以及Beta,需求量以Y型最大,年消耗量约25000吨,ZRP次之(ZRP-1,3,4,5)约1000 吨,ZSM-5约100-150吨,丝光沸石和Beta分子筛不超过100吨。
今后几年随着新催化过程,例如苯乙烯液相烷基化、环己酮氨双氧水氧化、丙烯环氧化、苯酚羟基化制苯二酚、异构降凝制润滑油基础油等的开发,钛硅分子筛、Beta分子筛以及硅磷铝分子筛将会有一定的需求量。
国外大公司的研究动态:
对欧美以及日本制造和使用分子筛催化材料一些大公司,如UOP、Exxon、Mobil、Engelhard、Pillips、Enichem、IFP、 BASF等,从1999年1月到2000年2月在CA Selects Plus Zeolites上发表的约300篇专利分析可以发现,这些大公司仍在孔开口八至十二员环分子筛材料应用中投入相当多力量,进行开发研究:
炼油

l 催化裂化 专利相对较少,除ZSM-5外,
申报了AgZSM-5、ZSM-11、
SAPO-11和SAPO-34。多产
低碳烯烃,特别是提高C3=收率
的催化剂专利技术
l 加氢裂化(加氢改质) 研究不同晶胞常数USY、Beta
和SAPO的催化性能
l 重整 开发非酸性的沸石重整以提高
BTX产率
l 异构降凝 选择SAPO-11、SAPO-31、
SAPO-41、ZSM-23、ZSM
-20等中小孔分子筛的异构降
凝组份

石油化工
l C8芳烃异构化 研制丝光沸石、ZSM-5分子
筛的改性效果并开发新过程技

l 烯烃苯烷基化 除含Beta分子筛外,还研制了
MCM-22分子筛(含有10和
12员环)的催化剂
l 含氧有机化合物生产烯烃 SAPO-34具有突出的转化成
烯烃能力
l 正丁烯骨架异构异丁烯 发展改性的FER沸石催化剂



精细化工
除了石油公司外,有更多的化学公司正在十分重视分子筛催化材料在制备精细化工产品中的应用:
l 烯烃选择性环氧化 发展贵金属担载TS-1分子筛
等新催化剂制备技术
l Beckman重排制e-己内酰胺 日本一些化学公司特别重视,
除了silicalite外也发展了含
Beta分子筛的催化剂
l 环己烯水合制环已醇 申报了小晶粒、silicalite、B-Si
(MFI)分子筛等专利
l 吡啶和吡啶衍生物的合成 开发P改性ZSM-5分子筛催
化剂
l 制备萘和萘的衍生物 Beta分子筛作活性组元
l 有机胺、甲胺的制造 使用TiO2改性的SAPO分子筛

几点建议
根据国内市场及国外大公司的研究动态的分析,结合石化院在三十多年分子筛催化材料开发的经验,对于国内分子筛催化材料今后十年的选题提出几点建议:

l 加强孔开口八到十二员环,具有足够结构稳定性,包括除Si、Al外骨架由其它元素组成的新分子筛的开发
虽然九十年代初合成的介孔分子筛引起学术界极大兴趣,但是鉴
于八到十二员环孔开口分子筛在工业上的价值,希望具有这样孔径大小的新分子筛的开发引起更多的重视。

l 加强新改性技术的开发研究
石化院在三十年的研制中,已开发出一些新的改性技术,为炼油工业发展创造了显著的经济效果,例如:九十年代初,发展了ZRP分子筛大幅度提高骨架铝耐水热稳定性,为多产烯烃催化裂化催化剂在国内推广使用以及多产烯烃成套工艺出口作出贡献。
九十年代末开发了MOY的生产技术,使含MOY分子筛的裂化催化剂所生产汽油烯烃下降8-12vol%,使部分炼厂FCC装置能直接生产符合国家新近制定烯烃<35v%环保要求的汽油。
最近又发展了重排改性技术,所生产的一种新钛硅(HTS)分子筛具有优异的烃类选择性氧化活性、稳定性和重复性,促进了环己酮氨双氧水氧化制环己酮肟等氧化过程的开发。
用直接合成得到的分子筛并非是一种好的催化材料,只有改性才能在指定的反应中创出最大的经济效益。因此非常有必要加强改性新技术的开发。
l 分子筛粒度与分散技术
分子筛晶粒不应提倡越小越好,分子筛粒度大小至少受下面条件的制约,首先结构稳定性要与特定反应再生环境相匹配,其次需考虑晶内还是外表面反应更利于改善产品选择性。一味追求小晶粒可能要走向反面。
在配制催化剂时,更应重视分子筛晶粒的分散。以分子筛浆液分散在无机氧化物担体浆液中制备技术为例,由于分子筛浆液中晶粒聚集,高的可达十几微米,分子筛 晶粒一般在1微米左右,成千个晶粒聚集的粒子会严重影响担体与分子筛之间相互补偿效果。良好的分散技术,不仅可降低分子筛用量(降低制造成本),更重要的 可以在指定反应中获得优异的反应性能。
l 重视制造过程的绿色技术开发
在分子筛制造过程中排出大量的含硅、含有机氮化物和含盐的母液,对周围环境造成污染,应该非常重视减少排放技术的开发。
途径之一,以天然矿物直接作为高效合成分子筛的原材料,调
整配方减少母液中的盐含量。这种盐含量低的母液
回收可以作为有机胺、碱和硅源重复回用;
途径之二,综合利用其它生产过程的副产物作为原材料,例如
利用非晶雷尼镍活化处理排出的废液作为碱和铝
源,在实验室已成功合成出高结晶度NaY分子筛。
这类绿色技术的开发既可以减少环境污染,也因为原材料便宜,晶化效率提高将会明显降低分子筛制造成本,提高分子筛催化材料市场竞争能力。
l 特别注意新反应的开发
除了继续在炼油和石油化工催化过程进行改进研究外,目前国外已有不少著名的化学公司参与分子筛催化材料在精细化工品生产过程中的开发,至少在下列一些过程 已取得显著进展:环己酮氧化制环己酮肟、贝克曼重排制己内酰胺、环己烯水合制环己醇、丙烯和烯丙基卤化物环氧化、吡啶和吡啶衍生物的制备、烃类衍生物的胺 化、制四氢呋喃和羟基四氢呋喃等。这些反应的工业化将会进一步产出经济效益。
从国内分子筛领域的研究力量投入看,放在分子筛合成比例过大,从收集到的资料,已合成出如MeAPO、介孔分子筛MCM以及改性的介孔MCM系列分子筛等 一批新材料。今后几年应组织好,加强新反应的探索。新材料只有在反应中或在新反应中显示其突出的性能,才能创造经济效应。