脫氫,是有機化合物在高溫及催化劑或脫氫劑存在下脫去氫的反應,工業上主要采取催化脫氫。催化脫氫,利用催化劑使有機化合物中的碳-氫鏈斷裂,達到脫氫目的。催化脫氫在斷裂碳-氫鏈的同時,要維持碳-碳鏈不斷裂,選擇性能更優的脫氫催化劑是提高脫氫反應效率的關鍵。
催化脫氫在石化行業中具有重要地位,可進行烴類脫氫、醇/胺脫氫等,例如常見的甲醇脫氫制甲醛、環己醇脫氫制環己酮、異丙醇脫氫制丙酮、乙苯脫氫制苯乙烯、丁烷脫氫制丁烯、丁烯脫氫制丁二烯、異戊烯脫氫制異戊二烯等。除石化行業外,催化脫氫還可以應用到制藥工業、實驗室等領域。在催化脫氫過程中,脫氫催化劑是關鍵材料,其研發及生產極為重要。
根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年脫氫催化劑行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示,催化脫氫在高溫條件下進行,脫氫催化劑需要具有催化活性高、耐熱性好、化學穩定性強等特點,常見的脫氫催化劑一般為金屬或金屬氧化物,例如銅、鎳、鉑、氧化鐵、氧化鋅、二氧化錳、三氧化二鉻等,種類較多。由于受到化學平衡限制,催化脫氫轉化率較低,且需要在高溫條件下進行,能耗大,經濟效益較低,因此研發高效脫氫催化劑需求迫切。
2018年11月,中國科學院金屬研究所團隊將Ti3C2TxMXene材料用于乙苯脫氫制苯乙烯反應中,發現材料的乙苯脫氫活性、苯乙烯選擇性遠高于目前已知的高活性非金屬脫氫催化劑,且高溫穩定性優異。2019年5月,中國科學院金屬研究所與北京大學、香港科技大學合作,在納米金剛石/石墨烯碳載體上制備出原子級分散的全暴露Pt納米團簇催化劑,該催化劑在催化正丁烷脫氫制烯烴中表現出優異的催化活性和穩定性。
以烴類脫氫中的乙苯脫氫制苯乙烯來看,苯乙烯是合成樹脂、合成橡膠的重要有機化合物,可用來生產EPS、GPPS/HIPS、ABS、SBR/SBS等。受需求拉動,我國苯乙烯產能不斷擴張,2020年在1200萬噸左右,但市場依然供小于求,供需缺口接近300萬噸,因此我國苯乙烯新增產能仍在不斷增多。僅以苯乙烯行業來看,未來市場對脫氫催化劑的需求將繼續呈現上升態勢。
新思界
行業分析人士表示,“十四五”國家重點研發計劃“催化科學”重點專項中提出,針對烷烴高效脫氫過程中的高溫能耗大、低溫效率和選擇性差的問題,進行烴類高效脫氫催化劑設計及新工藝研究。從市場需求來看,我國脫氫催化劑行業前景良好,但隨著下游技術工藝升級,市場對脫氫催化劑的性能要求不斷提高,有實力的企業可自行研發新型脫氫催化劑,或者與科研機構合作將研究成果產業化轉化,以提升競爭實力。