工业催化剂对人类的影响（盘点那些改变人类社会的工业催化剂）

撰文：邹世辉 责编：邹世辉

前言：

催化在人类文明进步与世界经济发展中扮演着非常重要的角色。它能够以一种高效，绿色和经济的方式将原材料转变为具有高附加值的化工产品和燃料等，因而被广泛应用于能源，化工，食品，医药，电子等各个领域。目前，全世界90%以上的化学生产过程都离不开催化。毫不夸张地说，催化领域的每一次重大突破，都极大地改变了人类的生产与生活方式。今天简单地盘点一些工业催化领域中重要的催化反应和催化剂。

备注：本文主要参考Jens Hagen教授编写的《Industrial Catalysis》一书

1. 硫酸工业

备注：硫酸广泛用于各个工业部门，主要有化肥工业、冶金工业、石油工业、机械工业、医药工业、洗涤剂、军事工业、原子能工业和航天工业等，还用于生产染料、农药、化学纤维、塑料、涂料，以及各种基本有机和无机化工产品。世界大战期间，硫酸工业的发展与军事工业紧密联系在一起，硫酸工业是一个国家军事力量的风向标。

2. 氯气的生产

1867年，Deacon以CuSO4作为催化剂，开发了HCl氧化制备Cl2的Deacon工艺。当直流电普及之后，该工艺被氯碱工业逐步取代。氯气主要用于生成乙烯树脂，含氯化工原料，自来水消费等。第一次世界大战时，氯气曾被作为化学武器使用过，这是人类史上第一次大规模的化学战。

3. 硝酸工业

1906年，德国科学家Ostward以Pt/Rh合金网作为催化剂，开发了氨气的接触氧化工艺，用于生产硝酸。至今为主，该工艺仍是硝酸工业的核心。其主要流程是将氨和空气的混合气（氧：氮≈2：1）通入灼热（760～840℃）的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。当然，氨的接触氧化实现工业化得益于合成氨工艺的开发，这个下面会重点介绍。1909年，Ostward获得诺贝尔化学奖（对催化作用的研究工作和对化学平衡以及化学反应速率的基本原理的研究）。

在Ostward开发氨气接触氧化之前，人们也曾采用硝石和浓硫酸制备硝酸，但这种方法耗酸量大，对设备腐蚀严重。

硝酸，在工业上可用于制化肥、炸药、农药、染料、盐类等。早期，硝酸工业的发展主要得益于军事（炸药）和农业（化肥）。1935年，在化学家侯德榜的领导下，我国建成了第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业-永利宁厂。

4. 合成氨工业

合成氨工业被认为是20世纪最伟大的化学发明，也被称为多相催化中的“bellwether”反应。合成氨工业作为人工固氮的主要途径，使氮肥的大规模生产成为现实，这极大地提高了粮食产量，解决了数以亿计的人口吃饭问题。当然，早期合成氨工业的发展还是与军事离不开，烈性炸药TNT的快速发展就是基于合成氨工业，可以说合成氨工业在第二次世界大战中扮演者非常重要的角色。不过，正如欧盟专家马克・苏顿在《Science》上所说：“自从哈伯制氨法发明以来，基于硝基的炸药已经导致全球1亿人死亡。但如果没有工业氮肥的话，全世界一半以上的人都得饿死”。

备注：关于合成氨工业的发展史，推荐大家阅读辛勤老师的科普园地，里面有更加细致的介绍。链接：http://www.kepu.dicp.ac.cn/doshow9.php?id=5

5. 煤制烃工业

煤制烃是富煤少油国家（中国是典型）缓解石油供需矛盾，实现煤炭清洁利用的关键技术，具有重大的应用前景。

6. 合成气制甲醇

甲醇是仅次于三烯、三苯的重要基础化工原料，在农药，医药，合成塑料等领域具有重要的应用。

7. 乙烯氧化工业

8. 石油化工工业

9. 烯烃聚合工业——Ziegler-Natta催化剂

1950年，德国科学家Karl Ziegler开发了利用H2,乙烯和Al直接合成三乙基铝的工艺，并随后发现TiCl4或ZrCl4与三乙基铝组合的催化体系能够在常温和常压下以高的活性催化乙烯聚合得到高分子量的聚乙烯，该催化剂后被Natta称为Ziegler催化剂。1954年，意大利科学家Natta利用AlEt3还原TiCl4得到了TiCl3/AlEt3为主催化剂，AlEtCl为助催化剂的第一代Ziegler-Natta催化剂，并成功制备出了高等规度的聚丙烯，开创了等规聚合物的先河。1963年，Ziegler和Natta两人同获Nobel化学奖（在高聚物的化学性质和技术领域中的研究发现）。

Ziegler-Natta催化剂经过60余年的发展，已经成为当今最成熟和最广泛使用的烯烃聚合催化剂，被应用于全球90%以上聚烯烃产品制备中，对整个人类社会发展所产生的推动作用是无与伦比的！利用Ziegler-Natta催化剂所生产出来的聚烯烃产品被广泛应用到科技、军事、日常生活的方方面面。对于人类的吃、穿、用、住、行都产生了极其深远的影响。可以毫不夸张的说，离开Ziegler-Natta催化剂，现代社会将难以维系！

10. 丙烯氨氧化制丙烯腈

1959年，Idol采用Bi/Mo作为催化剂，开发了丙烯氨化氧化制备丙烯腈的工艺。丙烯腈是合成纤维，合成橡胶和合成树脂的重要单体。由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。

11. 烯烃复分解反应

烯烃复分解反应被形象地比喻为“交换舞伴的舞蹈”

烯烃的复分解反应之所以重要是因为它代表着有机合成方法学中一种新的形成碳碳骨架的有效方法。 该反应广泛应用于研发药物和先进聚合物材料等化学工业领域。

12. 均相催化（络合催化）

不对称合成目前在药物合成和天然产物全合成中都有十分重要的地位。当今世界常用的化学药物中手性药物占据了超过60%的比例。

13. 三效催化剂（three way catalyst）——汽车尾气催化剂

1974年，第一个空气清洁法在美国实施，当时只控制CO和HC，所采用的汽车尾气处理催化剂为Pt-Pd氧化型催化剂；后来随着光化学烟雾对空气的破坏越来越严重，NOx也成为了空气排放的重要指标。1989年，福特汽车公司首次在试验中将Pd/Rh催化剂作为三效催化剂的组成部分,同时对CO、HC、NOx三种有害物起催化净化作用.三效催化剂从此成为汽车尾气处理工业的经典催化剂。

14. 甲醇制烃（分子筛催化剂）

1975年，美国Mobil石油公司成功开发了一系列高硅铝比的沸石分子筛，命名为Zeolite Socony Mobil（ZSM）。其中ZSM-5可使甲醇全部转化为各种烃类物质，尤其对高辛烷值汽油具有优良的选择性。1979年，新西兰政府利用天然气建成了全球首套MTG（methanol to gasoline）装置，其能力为75万吨/年。此后，取得突破性进展的是UOP和Norsk Hydro两公司合作开发的以UOP MTO-100为催化剂的UOP/Hydro的MTO工艺。

备注：国内，由刘中民院士等领导的甲醇制烯烃国家工程实验室在甲醇制烯烃领域取得了一系列成果，开发了DMTO工艺，并成功投产。DMTO工业化技术研发成功，对于减少我国石油进口、开辟我国烯烃产业新途径具有重要意义。同时，这也标志着我国甲醇加工能力将由万吨级装置一举跨越到百万吨级大型装置。DMTO成套技术的开发与应用，无论从经济上还是战略上对我国发展新型煤化工产业、实现“石油替代”的能源战略都具有极其重要的意义。2010年甲醇制烯烃国家工程实验室与合作单位研发的具有自主知识产权的DMTO技术成功应用于世界首套煤制烯烃工业项目、国家示范工程神华包头年产180万吨甲醇制取年产60万吨烯烃装置，技术指标达到国际领先水平。目前DMTO技术已实现技术实施许可1313万吨烯烃/年，已投产646万吨烯烃/年。相关介绍的链接：http://www.dmto.dicp.ac.cn/doshow1.php?id=10

15. SCR反应（Selective Catalytic Reduction）

20世纪80年代开始，日本日挥株式会社（JGC Co.）等开发了钒基选择性催化还原脱硝催化剂，并逐步发展成为目前成熟的工业化催化剂（V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列），在电厂脱硝中有着非常广泛的应用。目前，开发高效率、低成本的烟气脱硝催化剂仍然是研究的热点之一。

16.其它工业催化剂

备注：因小编学识有限，在撰写过程中难免出现一些错误，恳请方家指正，谢谢，本文仅列出部分工业催化剂与反应，欢迎大家补充！另：题目中200是虚数，并不是说整200

信息来源：研之成理

中国石油和化工行业采购大会采购专场

1、陕西延长石油(集团)有限责任公司采购专场；

2、万华化学集团股份有限公司采购专场；

3、巴斯夫(中国)有限公司采购专场；

4、中国天辰工程有限公司采购专场；

5、石化及煤化工企业采购专场；

6、石化工程设计公司采购专场；

7、化工园区采购专场。

中国石化行业合格供应商展览

时间：5月29-30日

展位预定电话：18911363107

联系人：王健文

电 话：18911363107（微信同号）

邮 箱：zgmhgwjw@163.com

感觉此信息对您有所帮助，谢谢点赞感谢转发.

,