現(xiàn)代化工工業(yè)過程離不開催化劑的生產(chǎn)和使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%以上的化工工業(yè)均需要催化劑的使用，否則將無法高效進(jìn)行。催化劑，指的是一種能夠加快反應(yīng)速率，但自身結(jié)構(gòu)組成不發(fā)生任何變化的化學(xué)物質(zhì)。但這只是一種表面的，膚淺的認(rèn)識(shí)，要深入了解催化劑的反應(yīng)機(jī)理，工作情況，還需要對(duì)其電子結(jié)構(gòu)調(diào)控，物相調(diào)控，不同組分相互作用協(xié)同有深入的認(rèn)知。

今天，我們將開設(shè)一個(gè)專題，為大家解讀工業(yè)催化劑是如何研制的。今天帶來部分內(nèi)容，首先是工業(yè)上對(duì)催化劑使用的具體要求。

工業(yè)催化劑的使用要求

個(gè)指標(biāo)是活性，也是催化劑重要的指標(biāo)。其反映的是工業(yè)催化劑在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下促進(jìn)原料轉(zhuǎn)化的能力。通常使用摩爾每克每小時(shí)來衡量，即單位質(zhì)量催化劑單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的量。但在具體的應(yīng)用情況下，其指標(biāo)可能稍微發(fā)生改變，如在催化重整催化劑活性衡量的評(píng)價(jià)上， 會(huì)以直餾石腦油催化重整后所得的芳烴產(chǎn)率來表示該指標(biāo)。

第二個(gè)指標(biāo)是選擇性，評(píng)價(jià)的是催化劑在促進(jìn)反應(yīng)過程中，能使得多少原料轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品。例如在輕油或重油裂化的過程中，產(chǎn)品產(chǎn)物可能會(huì)有很多種如汽油，干氣，焦炭等。汽油作為主產(chǎn)物，其產(chǎn)量自然是越多越好。而汽油占總產(chǎn)物的比例則是汽油產(chǎn)物的選擇性。

壽命或穩(wěn)定性。需要注意的是，在工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品的制備往往是24小時(shí)不停機(jī)，例如在傳統(tǒng)能源煤炭加工車間，工人們通常采用兩班倒或三班倒的方式，停機(jī)造成的電能損耗，生產(chǎn)線的中斷損耗是巨大的。在催化過程中，催化劑的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。一般工業(yè)用催化劑穩(wěn)定性往往要上千小時(shí)以上。壽命一般以小時(shí)表示。也有些環(huán)節(jié)采用加工質(zhì)量產(chǎn)品所消耗催化劑的多少來表示。

形狀與大小。根據(jù)催化過程中反應(yīng)器的不同，催化劑的形狀也大小各異，同時(shí)形狀的差異也會(huì)帶來性能巨大的改變。因其可能對(duì)反應(yīng)物或產(chǎn)物的擴(kuò)散造成影響，進(jìn)而影響其產(chǎn)率或選擇性。根據(jù)不同的使用條件，可以把催化劑做成不同的形狀加以使用。如在移動(dòng)床催化裂化裝置中所使用的催化劑一般為小球，這有利于催化劑在反應(yīng)器中的移動(dòng)，也便于催化劑的輸送，減小其磨損造成的損耗。

機(jī)械強(qiáng)度。除了上述要求外，催化劑的機(jī)械強(qiáng)度也是重要的指標(biāo)。因其化學(xué)反應(yīng)往往在高溫高壓條件下進(jìn)行，天然要求催化劑要承受足夠的自重和外界所帶來的壓力。同時(shí)還要承受不同催化劑之間碰撞所可能帶來的磨損，即抗磨損強(qiáng)度要較高。

化學(xué)組成。化學(xué)組成即催化劑的結(jié)構(gòu)信息。是以上反應(yīng)性能的基礎(chǔ)。不同組分之間的比例，結(jié)構(gòu)直接影響反應(yīng)的效率。

比表面積與孔體積。比表面積越大， 孔體積越大，則反應(yīng)物與催化劑的接觸會(huì)越多，進(jìn)而使得其性能越好，毋庸置疑。

總結(jié)

綜上所述，一個(gè)良好的工業(yè)催化劑，要具有良好的活性，選擇性和壽命的同時(shí)，還需要有形狀，顆粒大小和分布，機(jī)械強(qiáng)度，以及一定的化學(xué)組成和孔結(jié)構(gòu)的要求。因此，催化劑的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要，也極其復(fù)雜，同時(shí)也是附加值極高的一個(gè)工藝。