魏雅娜

（新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆伊犁 833200）

隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國(guó)社會(huì)民眾日常生活質(zhì)量水平始終處于穩(wěn)步提升趨勢(shì)，隨之而來(lái)的是對(duì)于各種能源資源整體需求、消耗的提升。石油資源作為世界范圍重要戰(zhàn)略資源，如何提升石油資源利用率始終為我國(guó)化工領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展方向。就目前我國(guó)化工領(lǐng)域情況而言，精細(xì)化工已在我國(guó)化工生產(chǎn)中占據(jù)重要生產(chǎn)地位，而精細(xì)化工生產(chǎn)效果、生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平具有緊密的關(guān)聯(lián)，故開(kāi)展精細(xì)化工領(lǐng)域中催化加氫技術(shù)的運(yùn)用研究，不論是對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的深度掌握，亦或是對(duì)未來(lái)精細(xì)化工領(lǐng)域下催化加氫技術(shù)的良性發(fā)展均具有至關(guān)重要的研究意義。

1 催化加氫技術(shù)概述

對(duì)比其他類型化工技術(shù)，催化加氫技術(shù)有著較大差別，該項(xiàng)技術(shù)制備產(chǎn)品多數(shù)為產(chǎn)物與水，通常生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)帶來(lái)較多廢棄物，故催化加氫技術(shù)有著較強(qiáng)的環(huán)保特性。目前，我國(guó)在加氫催化技術(shù)研究中，加氫催化劑方面應(yīng)用較多的類型為Pd/Pct/骨架鎳。

1.1 鎳系催化劑

鎳系催化劑可劃分為兩大類，即二氧化硅催化劑、硅藻土催化劑，在應(yīng)用期間會(huì)采取沉淀形式實(shí)現(xiàn)硝酸鎳沉淀處理，將其放置于載體之上。實(shí)際使用階段，需對(duì)其利用氫催化形式保證催化劑溫度維持在400℃±50℃，從而規(guī)避出現(xiàn)自燒等一系列反應(yīng)。骨架鎳隸屬?gòu)?qiáng)堿腐蝕處理物質(zhì)，呈現(xiàn)狀態(tài)類似于多孔海綿，故制備階段，會(huì)在鈦內(nèi)加入各種元素以實(shí)現(xiàn)合金性能的改良。催化劑應(yīng)用期間，酸堿度、腐蝕度均一定程度會(huì)對(duì)催化劑性能造成影響。綜合分析，鎳系催化劑具備較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型特征，且實(shí)際應(yīng)用較為便捷，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，故目前鎳系催化劑為我國(guó)催化加氫技術(shù)中常用材料。

1.2 鉑系催化劑

鉑系催化劑在制備階段，其主要過(guò)程是將氯鉑酸于水中放置，隨后將過(guò)量硝酸鈉添加至水中并進(jìn)行烘干處理，烘干階段溫度控制于35℃確保其快速熔融產(chǎn)生分解反應(yīng)，繼而產(chǎn)生二氧化氮?dú)怏w。同時(shí)，制備階段會(huì)出現(xiàn)褐色沉淀物質(zhì)，在化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生后，將溫度提升至500℃，通過(guò)分解之后產(chǎn)生二氧化鉑加氫催化劑。

1.3 活性炭/載體物質(zhì)

對(duì)比其他類型催化劑，活性炭/載體物質(zhì)具備較強(qiáng)催化能力，因此此類催化劑對(duì)于活性炭自身有著極高性能要求。同時(shí)，活性炭不可同其他機(jī)械類雜質(zhì)相互混合，故通?；钚蕴?載體催化劑制備階段會(huì)選擇果核類材料。

1.4 鈀系催化劑

鈀系催化劑對(duì)比其他類型催化劑制備過(guò)程相對(duì)便捷。制備階段首先是氯化鈀溶解，將氯化鈀溶解至鹽酸溶液內(nèi)，隨后添加一定量活性炭提升鈀的作用。完成浸染后，干燥處理活性炭還原其氫氣，在還原反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)溫度控制便可實(shí)現(xiàn)鈀系催化劑制備。通常，此種制備方式，可實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)組成遷移頻率的良好控制[1]。

2 加氫技術(shù)影響因素分析

2.1 氫氣分析

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域中加氫產(chǎn)品發(fā)展速度不斷加快，而催化加氫工藝范疇下，氫氣生產(chǎn)當(dāng)屬最重要影響因素。通常，氫氣生產(chǎn)有多種，化工人員可基于電解食鹽水、電解水等形式實(shí)現(xiàn)氫氣制造，催化加氫產(chǎn)品成本、質(zhì)量均會(huì)受到氫氣制造源頭的影響。在當(dāng)下氫氣制造領(lǐng)域中，煤制氫可產(chǎn)生質(zhì)量較高氫氣，且具有成本較低特點(diǎn)，同時(shí)我國(guó)地域廣闊，煤礦資源豐富，加之在制造氫氣階段充分運(yùn)用工業(yè)爐，可實(shí)現(xiàn)氫氣穩(wěn)定制造，同時(shí)再運(yùn)用氫氣處理技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氫氣提純，便可達(dá)到良好煤制氫生產(chǎn)效率。目前，我國(guó)一部分精細(xì)化工企業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)氯堿裝置的引入，氯堿裝置可通過(guò)對(duì)食鹽水的電解實(shí)現(xiàn)氫氣制造，且氫氣產(chǎn)品具有純度與質(zhì)量較高特點(diǎn)。氯氣裝置制造氫氣，對(duì)比煤制氫優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)期間不會(huì)產(chǎn)生硫，所應(yīng)用的催化劑亦不會(huì)對(duì)化工生產(chǎn)人員帶來(lái)較為嚴(yán)重的健康影響。

2.2 催化加氯反應(yīng)條件

在實(shí)際應(yīng)用催化加氫技術(shù)期間，另一項(xiàng)較為重要的影響因素為反應(yīng)條件。在反應(yīng)過(guò)程中，涉及變量包括介質(zhì)、壓力、反應(yīng)速度，例如水溶性硝基物可作為水-醇或水的主要溶劑，在實(shí)際操作期間，基于對(duì)反應(yīng)情況的分析，適當(dāng)加入DMF、DMSO 等溶劑可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件的控制。通常，催化加氫反應(yīng)會(huì)被安排于高壓條件下，反應(yīng)過(guò)程對(duì)于生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)機(jī)械設(shè)備有著較高要求。硝基還原的本質(zhì)實(shí)際上為強(qiáng)放熱過(guò)程，充分運(yùn)用反應(yīng)熱去除法，讓反應(yīng)達(dá)到良好效果，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程有效監(jiān)控。與此同時(shí)，通常會(huì)將碳鋼作為主要材質(zhì)，然而站在遠(yuǎn)景發(fā)展角度分析，部分情況下會(huì)選擇不銹鋼作為設(shè)備主要材質(zhì)。此外，倘若在反應(yīng)過(guò)程中涉及到一系列不穩(wěn)定化合物，可基于對(duì)玻璃內(nèi)膽的充分運(yùn)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的有效保護(hù)。

2.3 抑制脫氯

在催化劑發(fā)生還原反應(yīng)期間，倘若存在氯化合物，則整個(gè)反應(yīng)過(guò)程難度會(huì)大幅度提升，加氫過(guò)程中容易出現(xiàn)脫氯反應(yīng)，而在這一過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)應(yīng)用抑制劑，方可有效發(fā)揮抑制劑防脫氯作用。目前催化加氫反應(yīng)領(lǐng)域，存在較多生產(chǎn)影響因素，化工人員可結(jié)合自身專業(yè)技術(shù)與操作經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展實(shí)際情況分析，合理減少催化劑用量，并于反應(yīng)過(guò)程中合理降低甲醇溶劑用量，亦或是加入脫鹵氫解抑制劑降溫等方法實(shí)現(xiàn)副反應(yīng)效果有效抑制，如此方可減弱反應(yīng)體系內(nèi)的強(qiáng)度。此外，副反應(yīng)中抑制會(huì)造成中間產(chǎn)物增加繼而導(dǎo)致反應(yīng)不徹底，且反應(yīng)時(shí)間成本亦隨之增加，化工人員若在催化反應(yīng)階段加強(qiáng)控制，合理提升反應(yīng)溫度或是加入催化劑，便可使反應(yīng)更加充分，且一定程度實(shí)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間成本的降低，但仍有一定概率產(chǎn)生副反應(yīng)。故要會(huì)充分考量實(shí)際情況，于合理?xiàng)l件之下開(kāi)展催化加氫，以有效提升反應(yīng)產(chǎn)物收率，提升產(chǎn)物質(zhì)量[2]。

3 加氫技術(shù)在精細(xì)化工中的運(yùn)用

精細(xì)化工中，加氫技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹苽鋵?duì)氨基酚、2，2-二氯氫化偶氮苯、鄰氯苯胺以及鄰苯二胺與環(huán)丁烯砜。

3.1 制備對(duì)氨基酚

精細(xì)化工企業(yè)制備對(duì)氨基酚階段，會(huì)于生產(chǎn)過(guò)程中向含有硝基苯的稀硫酸溶液內(nèi)加入氫氣，如此便可實(shí)現(xiàn)基于硝基苯的本氫羥胺還原制備。在這一過(guò)程中，主要使用5%Pt/C，5%Pt/C 能夠?qū)①F金屬各硝基物重量比例在合理范圍之內(nèi)有效控制。與此同時(shí)，在這一生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)嚴(yán)格控制溫度，使反應(yīng)溫度維持在80℃左右，同時(shí)壓力控制在11～12MPa，充分運(yùn)用過(guò)氧化氫，將10%稀硫酸作為主要反應(yīng)介質(zhì)。對(duì)比傳統(tǒng)對(duì)氨基酚制備方法，該方法優(yōu)勢(shì)在于實(shí)際生產(chǎn)中化工人員無(wú)需消耗大量時(shí)間成本即可獲得對(duì)氨基酚，且對(duì)氨基酚產(chǎn)品整體質(zhì)量亦會(huì)在該制備方法下得到顯著提升。

3.2 制備2，2-二氯氫化偶氮苯

精細(xì)化工企業(yè)在制備2，2-二氯氫化偶氮苯期間，經(jīng)常使用催化劑，在常用催化劑中，重要性最高的催化劑當(dāng)屬0.8%Pd/C 催化劑。制備2，2-二氯氫化偶氮苯期間，整個(gè)過(guò)程中會(huì)以甲苯作為主要溶劑，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程下，化工人員會(huì)結(jié)合實(shí)際反應(yīng)情況適當(dāng)加入定量助催化劑以及表面活性劑，確保鄰硝基氯化苯在55～57℃內(nèi)以及0.6MPa 壓力下保持正產(chǎn)活性。在2，2-二氯氫化偶氮苯制備期間，對(duì)精細(xì)化工企業(yè)生產(chǎn)人員個(gè)人專業(yè)水平與綜合素質(zhì)有著較高的要求，即生產(chǎn)人員實(shí)際操作階段能夠充分運(yùn)用催化加精技術(shù)，繼而充分發(fā)揮該技術(shù)效果，同時(shí)確保整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的科學(xué)性與有效性[3]。

3.3 制備鄰氯苯胺

在精細(xì)化工企業(yè)制備鄰氯苯胺期間，會(huì)將氫氣加入鄰硝基苯中以實(shí)現(xiàn)鄰硝苯胺的還原。在這一過(guò)程中，主要催化劑為0.8Pt/C，主要助催化劑采用亞磷酸鈉。制備階段，會(huì)將溫度控制在60～80℃，并嚴(yán)格控制氫氣壓力。該方法所的鄰氯苯胺產(chǎn)品具有較高濃度，同時(shí)具有較高收率，并在生產(chǎn)過(guò)程中加入亞磷酸鈉，可實(shí)現(xiàn)有效的抑制脫氯，確保鄰硝基氯苯加氫期間不會(huì)出現(xiàn)脫氯現(xiàn)象。在采取該方法制備鄰氯苯胺期間，要充分分析相關(guān)機(jī)械，在實(shí)際反應(yīng)期間合理運(yùn)用、調(diào)整相關(guān)機(jī)械以確保反應(yīng)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)不良問(wèn)題，保障反應(yīng)質(zhì)量與效率。同時(shí)，作為精細(xì)化工領(lǐng)域重要產(chǎn)品，以催化加氫技術(shù)實(shí)現(xiàn)鄰氯苯胺制造，對(duì)比傳統(tǒng)鄰氯苯胺制造方法不僅可有效降低三廢產(chǎn)生量。具體操作方面，首先以（0.0001～0.0005）∶1的質(zhì)量比在甲苯溶劑內(nèi)加入相應(yīng)重量的硝基氯苯、貴金屬，同時(shí)將其分別放入0.8Pd/C 亞磷酸鈉助催化劑與0.8Pd/C 助催化劑，維持60～80℃反應(yīng)溫度，加氫操作期間，壓力控制于0.6～2.0MPa?；诖罅繉?shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)文獻(xiàn)分析，采用催化加氫方法制備鄰氯苯胺，產(chǎn)品收率可滿足≥92%，產(chǎn)品純度可滿足≥99.7%。

此外，建議相關(guān)部門進(jìn)一步加強(qiáng)催化加氫技術(shù)類型的分析與了解，在生產(chǎn)期間充分結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)展分析，如此方可在制備不同產(chǎn)品期間，選擇合理技術(shù)類型，發(fā)揮技術(shù)既定效果。

3.4 制備鄰苯二胺與環(huán)丁烯砜

在催化加氫作用之下，鄰硝基苯胺可以產(chǎn)生鄰苯二胺。具體生產(chǎn)期間，以鄰硝基苯胺質(zhì)量2%的RANEY 作為催化劑，采用甲醇作為溶劑，加氫壓力設(shè)置為1.5MPa，反應(yīng)溫度控制在70～80℃。上述反應(yīng)條件下，可獲取收率82%左右，純度99.5%左右的鄰苯二胺產(chǎn)品。環(huán)丁烯砜方面，可利用1，3-丁二烯與二氧化硫反應(yīng)而產(chǎn)生環(huán)丁烯砜，在制備環(huán)丁烯砜基礎(chǔ)上，給予催化加氫技術(shù)獲得環(huán)丁砜。具體操作階段，將催化加氫壓力控制于2.3～2.4MPa 范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度控制在40～70℃范圍下，同時(shí)設(shè)置催化劑活性≥220m L/cat，需要量設(shè)置為5%。時(shí)間操作階段，氫氣進(jìn)料方法為自底部開(kāi)始，嘴噴向上并縮徑，通常設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為2.5h 左右[4]。

4 碳碳雙鍵，三鍵加氫應(yīng)用實(shí)例

4.1 碳碳雙鍵催化加氫

精細(xì)化工領(lǐng)域中，碳碳雙鍵加氫為十分常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)。碳碳雙鍵催化加氫易于實(shí)現(xiàn)，且具有較高收率，同時(shí)基于耗費(fèi)較少的催化劑用量可實(shí)現(xiàn)有效成本節(jié)約，同時(shí)反應(yīng)比較充分。碳碳雙鍵加氫期間，不同分子存在一定程度的收率差異，但通常情況下各種分子收率均≥90%，部分分子理想收率情況可達(dá)到99%。以碳碳雙鍵加氫下蒎烯加氫制備蒎煥為例，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓生產(chǎn)環(huán)境下，開(kāi)展蒎烯催化反應(yīng)階段，采取催化加氫技術(shù)，控制120℃發(fā)硬溫度方可快速得到蒎煥，且反應(yīng)收率可以達(dá)到98%左右。

4.2 碳碳三鍵催化加氫

碳碳三鍵加氫方面，該技術(shù)同樣為目前我國(guó)精細(xì)化工催化加氫領(lǐng)域主要發(fā)展與應(yīng)用方向。在不同化學(xué)反應(yīng)過(guò)程視角下，可以將碳碳三鍵加氫劃分為選擇性加氫、完全加氫。當(dāng)下我國(guó)精細(xì)化工領(lǐng)域下選擇性加氫應(yīng)用較廣領(lǐng)域。開(kāi)展碳碳三鍵加氫反應(yīng)操作階段，會(huì)以林德拉催化劑作為主要催化劑，而碳碳三鍵空間結(jié)構(gòu)，為生產(chǎn)效率主要影響因素，不同的空間結(jié)匯會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)選擇性出現(xiàn)差異。在分子內(nèi)部基團(tuán)之間不存在相互排斥情況時(shí)，可獲取較高反應(yīng)選擇性，理想反應(yīng)結(jié)果可超過(guò)95%。反之若分子內(nèi)部集團(tuán)之間相互排斥，通常反應(yīng)選擇性僅會(huì)達(dá)到80%左右。目前，已知碳碳三鍵加氫反應(yīng)選擇性最高可達(dá)到99%左右[5]。

5 催化加氫技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

基于當(dāng)下催化加氫技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用，未來(lái)催化加氫技術(shù)主要發(fā)展方向?yàn)榧託涮幚砑夹g(shù)、芳烴深度加氫以及加氫裂化技術(shù)。加氫處理技術(shù)方面，未來(lái)我國(guó)將重點(diǎn)開(kāi)發(fā)直餾餾分油與重原料油深度加氫處理催化劑的全新金屬組分配方，即結(jié)合市場(chǎng)不同行業(yè)產(chǎn)品需求，量身打造催化劑載體。同時(shí)，基于我國(guó)各行業(yè)發(fā)展需求，未來(lái)將會(huì)在加氫處理技術(shù)領(lǐng)域下加強(qiáng)研究廢催化劑金屬回收、重原料油加氫技術(shù)、多床層加氫反應(yīng)技術(shù)的研發(fā)，從而讓催化加氫技術(shù)良好迎合脫硫、脫金屬等不同需求，促進(jìn)催化劑的孔分布于表面可更好適應(yīng)不同原料生產(chǎn)需要，合理延長(zhǎng)催化劑使用壽命，降低催化劑生產(chǎn)階段對(duì)金屬組分應(yīng)用的成本。芳烴深度加氫技術(shù)方面，未來(lái)我國(guó)將重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新金屬組分配方，如非貴金屬、新催化加氫工藝以及新催化劑載體等，從而有效提升低壓力操作環(huán)境下芳烴的活性與飽和性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)催化劑成本的控制。加氫裂化技術(shù)方面，未來(lái)將重點(diǎn)針對(duì)全新雙功能金屬-酸性組分配方不斷加深研究層次，目的為有效提升中餾分油收率，提升柴油產(chǎn)品十六烷值，在提高抗結(jié)焦失活能力同時(shí)，降低催化加氫技術(shù)應(yīng)用階段的氫氣消耗量與操作壓力要求[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，催化加氫技術(shù)占據(jù)重要地位。為充分發(fā)揮催化加氫技術(shù)優(yōu)勢(shì)與功效，在深度了解該項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)理論與運(yùn)用要點(diǎn)同時(shí)，還應(yīng)不斷提升自身專業(yè)水平與綜合素質(zhì)，嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)程與要求開(kāi)展技術(shù)應(yīng)用，才可有效提升催化加氫技術(shù)下的產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)催化加氫技術(shù)產(chǎn)品高質(zhì)量、高環(huán)保性生產(chǎn)目標(biāo)。同時(shí)為促進(jìn)未來(lái)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，相關(guān)單位還應(yīng)抓準(zhǔn)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合市場(chǎng)需求加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，在提升我國(guó)精細(xì)化工領(lǐng)域國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)，一并獲取經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，為我國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)推動(dòng)力。