作為稀土資源大國,我國正從稀土原材料的開發(fā)向稀土推廣應用轉(zhuǎn)變,稀土材料的應用已開始帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級;どa(chǎn)離不開催化劑,在種類繁多的催化材料中,稀土催化劑由于具有獨特的催化性能,在石油、化工、環(huán)保等領(lǐng)域幾乎無孔不入。
引發(fā)石油裂化工藝革命
在原油加工煉制過程中,常用的蒸餾法只能得到約30%的汽油和柴油,其余沸點高于500℃的重質(zhì)油餾分須通過熱裂化、加氫裂化或催化裂化進一步獲得輕質(zhì)油品。催化裂化加工過程采用稀土沸石催化劑,由于它特殊的催化性能,使石油裂化工藝發(fā)生了革命性的變化。
用于處理原油二次加工石油催化裂化稀土催化劑,是石油化工用催化劑中最大的一個種類,年產(chǎn)量約30萬噸。目前我國該產(chǎn)品的產(chǎn)量已達5萬噸,26個品種,采用稀土裂化催化劑處理原油能力已突破5000萬噸,催化汽油占成品汽油的77.35%,催化柴油占成品柴油的35.73%。
稀土在裂化催化劑中有很多作用。首先,稀土作為助催化材料可增強沸石催化劑活性和熱穩(wěn)定性。其次,催化劑用久失活后須經(jīng)過高溫水熱處理而再生,以燒掉占據(jù)沸石有效孔隙中越積越多的碳,稀土具有較好的水熱穩(wěn)定性能,對此過程有重要作用。另外運用稀土沸石催化劑進行石油催化裂化,具有原油處理量大、輕質(zhì)油收率高、質(zhì)量好、活性高、生焦率低、催化劑損耗低、選擇性好等諸多優(yōu)點。
凈化汽車尾氣大有作為
汽車尾氣凈化催化劑是控制汽車尾氣排放減少污染的最有效手段。按照我國總體規(guī)劃,到2010年我國汽車尾氣排放控制與國際接軌,達到國際水平。這為開發(fā)稀土汽車尾氣凈化催化劑材料,提供了很大的發(fā)展空間。
汽車尾氣凈化催化劑有多種,早期使用普通金屬Cu、Cr、Ni,催化活性差、起燃溫度高、易中毒,后來用的貴金屬Pt、Pd、Rh等作催化劑具有活性高、壽命長、凈化效果好等優(yōu)點,但由于貴金屬價格昂貴,很難推廣。
含稀土的汽車尾氣凈化催化劑價格低、熱穩(wěn)定性好、活性較高、具有較好的抗中毒能力,使用壽命長,引起人們廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外已成功開發(fā)了含少量貴金屬的稀土基汽車尾氣凈化催化材料,特別是用于活性涂層的鈰鋯稀土復合氧化物已成功用于汽車凈化器上,催化性能與使用壽命大大提高。
汽車尾氣凈化稀土催化劑所用的稀土主要是氧化鈰、氧化鑭和氧化鐠等,其中氧化鈰是關(guān)鍵成分,能有效拓寬汽車尾氣的有效空燃比。用于汽車尾氣凈化催化劑的載體通常為蜂窩陶瓷,稀土還可作為陶瓷載體的穩(wěn)定劑以及活性涂層材料等。
可以預測,稀土作為汽車尾氣凈化催化材料,在未來將會有很大的發(fā)展。
橡膠合成表現(xiàn)不凡
稀土催化劑是一種性質(zhì)獨特的合成橡膠催化劑。我國稀土資源豐富,而天然橡膠資源較為貧乏,每年要從國外進口大量的橡膠,這為稀土催化合成橡膠工業(yè)提供了極好的發(fā)展機遇和廣闊的發(fā)展空間。
工業(yè)合成橡膠是以石油為原料發(fā)展起來的新興石油化學工業(yè)。稀土催化劑可以把石油提煉工業(yè)中的副產(chǎn)品,如乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴等迅速聚合成各種性能的橡膠,并達到同天然橡膠相同的性能。我國在稀土催化合成橡膠方面的研究工作起步較早,不僅將稀土催化劑應用于丁二烯定向聚合,也首次公開報道了稀土催化劑定向聚合異戊二烯。
由于各國科學家的共同努力,稀土催化劑的活性不斷提高,稀土催化聚合的順丁橡膠在抗疲勞壽命、動態(tài)磨耗及生熱性能等均優(yōu)于傳統(tǒng)的順丁橡膠產(chǎn)品。稀土異戊橡膠的性能也達到或超過了同類橡膠水平。
其他領(lǐng)域多有亮點
我國是世界上稀土資源最豐富的國家,研究開發(fā)稀土催化材料應用于環(huán)保與工業(yè)合成等領(lǐng)域,將具有廣闊的應用前景。
中國建筑材料科學研究院利用氧化鈦、氧化鋯等氧化物半導體光催化特性和稀土激活手段,增加了光催化過程中的活性氧自由基,從而在可見光的條件下也具有了光催化劑效果,開發(fā)出稀土激活抗菌劑和空氣凈化劑,目前已開始應用于多種涂料、陶瓷、搪瓷和水泥制品等材料方面,能產(chǎn)生良好的抗菌和凈化效果。
在合成氨工業(yè)中采用稀土催化劑可以將反應過程中的一氧化碳和副產(chǎn)物二氧化碳迅速轉(zhuǎn)化為甲烷。國外已利用二氧化鈰作為二氧化硫的吸附劑,使煙道中二氧化硫的凈化率達到95%。采用硫酸鈰脫除NOX的凈化率達90%以上。
可以預見,隨著科技的快速發(fā)展,種類繁多、性能優(yōu)異的稀土催化材料必將不斷涌現(xiàn),并將改善人們生活環(huán)境。
引發(fā)石油裂化工藝革命
在原油加工煉制過程中,常用的蒸餾法只能得到約30%的汽油和柴油,其余沸點高于500℃的重質(zhì)油餾分須通過熱裂化、加氫裂化或催化裂化進一步獲得輕質(zhì)油品。催化裂化加工過程采用稀土沸石催化劑,由于它特殊的催化性能,使石油裂化工藝發(fā)生了革命性的變化。
用于處理原油二次加工石油催化裂化稀土催化劑,是石油化工用催化劑中最大的一個種類,年產(chǎn)量約30萬噸。目前我國該產(chǎn)品的產(chǎn)量已達5萬噸,26個品種,采用稀土裂化催化劑處理原油能力已突破5000萬噸,催化汽油占成品汽油的77.35%,催化柴油占成品柴油的35.73%。
稀土在裂化催化劑中有很多作用。首先,稀土作為助催化材料可增強沸石催化劑活性和熱穩(wěn)定性。其次,催化劑用久失活后須經(jīng)過高溫水熱處理而再生,以燒掉占據(jù)沸石有效孔隙中越積越多的碳,稀土具有較好的水熱穩(wěn)定性能,對此過程有重要作用。另外運用稀土沸石催化劑進行石油催化裂化,具有原油處理量大、輕質(zhì)油收率高、質(zhì)量好、活性高、生焦率低、催化劑損耗低、選擇性好等諸多優(yōu)點。
凈化汽車尾氣大有作為
汽車尾氣凈化催化劑是控制汽車尾氣排放減少污染的最有效手段。按照我國總體規(guī)劃,到2010年我國汽車尾氣排放控制與國際接軌,達到國際水平。這為開發(fā)稀土汽車尾氣凈化催化劑材料,提供了很大的發(fā)展空間。
汽車尾氣凈化催化劑有多種,早期使用普通金屬Cu、Cr、Ni,催化活性差、起燃溫度高、易中毒,后來用的貴金屬Pt、Pd、Rh等作催化劑具有活性高、壽命長、凈化效果好等優(yōu)點,但由于貴金屬價格昂貴,很難推廣。
含稀土的汽車尾氣凈化催化劑價格低、熱穩(wěn)定性好、活性較高、具有較好的抗中毒能力,使用壽命長,引起人們廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外已成功開發(fā)了含少量貴金屬的稀土基汽車尾氣凈化催化材料,特別是用于活性涂層的鈰鋯稀土復合氧化物已成功用于汽車凈化器上,催化性能與使用壽命大大提高。
汽車尾氣凈化稀土催化劑所用的稀土主要是氧化鈰、氧化鑭和氧化鐠等,其中氧化鈰是關(guān)鍵成分,能有效拓寬汽車尾氣的有效空燃比。用于汽車尾氣凈化催化劑的載體通常為蜂窩陶瓷,稀土還可作為陶瓷載體的穩(wěn)定劑以及活性涂層材料等。
可以預測,稀土作為汽車尾氣凈化催化材料,在未來將會有很大的發(fā)展。
橡膠合成表現(xiàn)不凡
稀土催化劑是一種性質(zhì)獨特的合成橡膠催化劑。我國稀土資源豐富,而天然橡膠資源較為貧乏,每年要從國外進口大量的橡膠,這為稀土催化合成橡膠工業(yè)提供了極好的發(fā)展機遇和廣闊的發(fā)展空間。
工業(yè)合成橡膠是以石油為原料發(fā)展起來的新興石油化學工業(yè)。稀土催化劑可以把石油提煉工業(yè)中的副產(chǎn)品,如乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴等迅速聚合成各種性能的橡膠,并達到同天然橡膠相同的性能。我國在稀土催化合成橡膠方面的研究工作起步較早,不僅將稀土催化劑應用于丁二烯定向聚合,也首次公開報道了稀土催化劑定向聚合異戊二烯。
由于各國科學家的共同努力,稀土催化劑的活性不斷提高,稀土催化聚合的順丁橡膠在抗疲勞壽命、動態(tài)磨耗及生熱性能等均優(yōu)于傳統(tǒng)的順丁橡膠產(chǎn)品。稀土異戊橡膠的性能也達到或超過了同類橡膠水平。
其他領(lǐng)域多有亮點
我國是世界上稀土資源最豐富的國家,研究開發(fā)稀土催化材料應用于環(huán)保與工業(yè)合成等領(lǐng)域,將具有廣闊的應用前景。
中國建筑材料科學研究院利用氧化鈦、氧化鋯等氧化物半導體光催化特性和稀土激活手段,增加了光催化過程中的活性氧自由基,從而在可見光的條件下也具有了光催化劑效果,開發(fā)出稀土激活抗菌劑和空氣凈化劑,目前已開始應用于多種涂料、陶瓷、搪瓷和水泥制品等材料方面,能產(chǎn)生良好的抗菌和凈化效果。
在合成氨工業(yè)中采用稀土催化劑可以將反應過程中的一氧化碳和副產(chǎn)物二氧化碳迅速轉(zhuǎn)化為甲烷。國外已利用二氧化鈰作為二氧化硫的吸附劑,使煙道中二氧化硫的凈化率達到95%。采用硫酸鈰脫除NOX的凈化率達90%以上。
可以預見,隨著科技的快速發(fā)展,種類繁多、性能優(yōu)異的稀土催化材料必將不斷涌現(xiàn),并將改善人們生活環(huán)境。