[科普中国]-选择加氢

催化裂化、蒸汽裂解产生的轻质烃中含有烷烃、烯烃以及二烯烃、炔烃等高度不饱和烃，烯烃是石油化工过程的基本原料，但二烯烃 、炔烃却会引发副反应或在催化剂上聚合，导致其失活，因此在对轻质烃类进一步加工之前，需要脱除其中的二烯烃、炔烃，选择加氢是脱除其中二烯烃和炔烃最经济有效的手段。

基本概念催化裂化、蒸汽裂解产生的轻质烃中含有烷烃、烯烃以及二烯烃、炔烃等高度不饱和烃，烯烃是石油化工过程的基本原料，但二烯烃 、炔烃却会引发副反应或在催化剂上聚合，导致其失活，因此在对轻质烃类进一步加工之前，需要脱除其中的二烯烃、炔烃，选择加氢是脱除其中二烯烃和炔烃最经济有效的手段1。

选择加氢的目的和意义二烯烃和炔烃的危害催化裂化产生的轻质烃中含有烷烃、烯烃以及二烯烃、炔烃等高度不饱和烃，烯烃是石油化工过程的基本原料，但二烯烃、炔烃对后续反应所用的催化剂影响很大，会引发副反应或在酸性条件下发生齐聚反应生成胶质，胶质吸附在催化剂上会堵塞催化剂孔道，覆盖催化剂的活性中心，造成催化剂失活。同时二烯烃，尤其是共轭二烯烃，是烃类中最易氧化的烃，并且它对催化裂化汽油中烯烃的氧化有引发剂的作用，从而加速了催化裂化汽油的氧化，导致催化裂化汽油或催化裂解汽油的诱导期变短。因此在对轻质烃类进一步加工之前，需要脱除其中的二烯烃、炔烃。

去除二烯烃和炔烃的方法提高汽油的质量标准已成为石油化工领域中的重要课题。不饱和烯烃超标是目前国产汽油面临的主要问题之一。为了解决此类问题，一般采用以下三种技术方案：(1)醚化；(2)芳构化；(3)异构化。这三种技术方案都需要把二烯选择性加氢为有反应活性的单烯烃。由于炔烃和二烯烃在催化剂上比单烯烃更容易吸附，因而炔烃和二烯烃加氢生成单烯烃在热力学上是有利的。采用选择性加氢工艺不但可以很好的脱除二烯烃和炔烃等杂质，还可以保留活性单稀，是一种经济有效的手段2。

选择加氢的应用选择加氢技术不仅应用于 FCC 汽油的加氢精制过程，还广泛用于其它化工原料的精致。如 C4馏分的精致；生产 MTBE、TAME 等醚类高辛烷值组分精制等。选择加氢可以脱除原料的二烯烃，保护下游加工过程的催化剂，延长其使用寿命。裂解汽油选择加氢的目的就是使其中的二烯烃和烷烯基芳烃转化为相应的单烯烃和烷基芳烃，除去汽油馏分中的不安定组分，使汽油的安定性得到改善，提高汽油的辛烷值。

选择加氢催化剂选择加氢催化剂是石油化工领域一类重要的催化剂，广泛应用于各类乙烯装置中 C2、C3、C4 等组分以及裂解汽油中炔烃和二烯烃的脱除。选择加氢催化剂经历了由非贵金属(以镍系为主)催化剂向贵金属(以钯系为主)催化剂的转变，目前工业中应用的主要是以钯(Pd)为主活性组分、以氧化铝(Al2O3)为载体的负载型贵金属催化剂，并加入银(Ag)、铜(Cu)、钾(K)、金(Au)、铅(Pb)、铋(Bi)等助剂组分，以适应不同反应对催化剂性能的要求。制备活性和选择性更高、稳定性更好、成本更低的选择加氢催化剂产品，一直是科研人员努力的目标。

催化剂的制备与处理方法工业选择加氢催化剂通常以 Pd 为活性组分，Pd前体通过浸渍法负载于载体之上，干燥后在约 400℃、空气气氛中焙烧，使 Pd 前体分解为氧化物. 催化剂在使用前需用氢气预处理，将氧化钯还原为 Pd 单质。采用新的制备或处理方法改变 Pd 的分散状态和电子性质，可以达到提高催化剂性能和降低贵金属含量的目的。

Armbrüster 等采用沉积法制备出 Cu(111)表面负载单Pd原子的催化剂，由于氢吸附和从Cu表面脱附反应能垒降低，对乙炔选择加氢具有极高的选择性。此种方法制备的催化剂, 可以最大程度降低贵金属组分的用量，在工业催化中具有广泛的研究前景。

选择加氢催化技术的研发几乎与石化、化工工业同步发展, 广泛用于石油炼制中加工气态烃到渣油的各种石油馏分。纵观选择加氢催化剂的发展可以看出：

(1) 在催化剂制备与处理方法方面，可采用针对性改变 Pd 分散情况和活性中心特征的新型方法，如 Pd 胶体、等离子体、电离辐射、单原子催化等有望替代传统的浸渍-焙烧方法，从而进一步改善催化剂的反应性能，提高贵金属利用率；

(2) 对于催化剂助剂，如何利用不同种类的助剂对催化剂性能进行精确调控是重要的研究课题，助剂作用机理的深入研究和选择性沉积方法等将是重要的内容；

(3) 碳纳米材料载体相对于传统氧化铝载体在选择性方面具有优势，结合多孔材料的新型复合载体已具有在工业应用的可能性，单片式成型催化剂则为工业反应器的设计提供了新的思路；

(4) 活性中心的特征(晶面种类和对不同反应物的吸附特性)对催化剂性能的影响将继续成为催化剂研究中的重要课题，如何获得具有可控活性中心结构和吸附特性的催化剂仍将是其中的热点内容；

(5) 密度泛函理论(DFT)已经成为催化剂设计与性能研究不可缺少的强大工具，广泛应用于活性组分与助剂的选择、活性中心性质、反应机理等方面的研究3。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学