触媒载体活性炭及活性炭催化剂的应用

触媒载体活性炭及活性炭催化剂的应用
（福建省鑫森炭业股份有限公司陈工）
活性炭又称活性炭黑。

是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。

活性炭广泛应用触媒载体、于炼油行业、化学工业、农药工业、机动车辆配套、食品饮料、民用环保、航天航空以及新能源等领域。

英文名称:Activated carbon catalyst
中文名称:活性炭催化剂
日本名称:活性炭触媒（かっせいたんしょくぱい〕
说明:是由活性炭形成的催化剂，活性炭本身是具有催化活性的物质。

活性炭在氯化，脱氯化氢等的卤化，脱卤化，脱硫等反应以及氧化，烷烃的氧化脱氢，脱氢及分解，异构化等各种化学反应中呈现活性，并已在工业上使用。

有关自由基的催化反应很多，估计表面积大且在活性炭表面存在有自由基、含氧官能团而且其电子性能优良是其具有催化性能的主要原因。

预先引入表面官能团可制成各种改性的活性炭。

生产方法①蒸汽、气体活化法。

利用水蒸气或二氧化碳在850～900℃将碳活化。

②化学活化法。

利用活化剂放出的气体，或用活化剂浸渍原料，在高温处理后都可得到活性炭。

③将炭基用过热蒸汽、氨、或空气共同家热至高温活化或将未碳化原料用氯化锌、氯化铵、氯化钙、硫酸、磷等浸渍后在低温碳化，再灼
烧活化而得。

净化用碳，在活化后需用酸或碱处理。

催化剂特性活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔(半径小于20〔埃〕=10-10米)、过渡孔(半径20～1000)、大孔(半径1000～100000)，使它具有很大的内表面，比表面积为500～1700米2/克。

这决定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。

工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好，它的结构力求稳定，吸附所需能量小，以有利于再生。

活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味，气体分离、溶剂回收和空气调节，用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。

新型催化剂活性炭孔隙发达，比表面积大，尤以微中孔容积大而独具优点。

椰壳活性炭催化剂，是在椰壳活性炭的碘质是900以上的基础上，而改性催化活性炭的碘值则达到1300以上，催化剂是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。

这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体(杂质)充分接触。

当这些气体(杂质)碰到毛细管被吸附，起净化作用。

活性炭催化剂广泛应用于高纯度气体、液体、石化行业中作为催化剂载体。

也可以用于石化行业脱硫、脱臭等应用。

1.触媒载体活性炭的选择
在化工合成中催化剂是很常用的，选择一种好的触媒，必须先选择一款好的载体，活性炭由于比表面积大，孔径发达，杂质低，强度高等特点，广泛应用触媒载体及催化剂。

新型高强度中孔、大孔柱状触媒活性炭载体替代氧化铝催化剂载
体及煤质活性炭触媒载体，柱状4mm活性炭载体具有大比表面积（1400-1800cm2）、有效孔径发达(2-10纳米比例达70%)、低杂质、高活性、使用寿命长的特点，触媒扩散性大大提高，在较小负载比例就能得到较高活性，在苛刻条件下试验表明，在保证转化率及收率的情况下，与煤质活性炭为载体的催化剂对比衰减明显下降、寿命大大增长，从而达到节能减排、清洁生产的要求。

2. 触媒载体活性炭的种类及应用
新型催化剂载体碳
贵金属催化剂用载体活性炭
A、粉状活性炭：国内新型的载体炭可达国际同类产品性能，活性高，具有大比表积面积(1500-2000 m2)和丰富的中孔容积，20-50 A。

中孔容占总孔容的50%以上)和超纯特点，碳含量90-99%，灰份1-2%，适用于催化剂及催化剂载体（钯催化剂、钌催化剂、铑催化剂、铂催化剂），贵重金属回收及金刚石行业。

已在国内数十家科研单位及使用厂家得已应用。

100目，200目，325目过90%，40-100目可选
B、柱状活性炭：适用于附载钯Pd、铂pt、钌Ru、镍Ni等贵金属催化剂应用于石油化工加氢催化裂化反应、林产化工加氢催化反应、医药化工加氢催化反应及制冷剂/食品等行业，直径3mm、4mm可选，强度大于%，高比例的中孔率20-100 A。

中大孔容占总孔容的70%以上。

C、球形颗粒活性炭：适用于铂、钌等贵金属催化剂载体及制冷剂
/食品等行业6-8目，颗粒状, 堆积密度=0.３０克/毫升，比表面积: 1750 平米/克，孔容积: 立方厘米/克，中孔率: >70%，吸附性能: 良好
D.椰壳颗粒载体炭: 4×8目、6×12目、16×30目、20×50目、40×60目、50×80目、50×100目比表面积:1100cm2-1800cm2可选,中孔,大孔,微孔可调控.
贵重金属催化剂
适用于医药和化学工业中，石化行业催化剂载体（钯、铂、铑）对苯二甲酸加轻工艺，例如在合成噻吗心安、氟呱啶、合成甲苯二异氰酸酯，在己内酰胺精制松香加氢与歧化等反应均以活性炭载钯（钯炭）为催化剂。

在精对苯二甲酸生产中，对苯二甲酸加氢精制除去其中的对羧基苯甲酸时也用活性炭载钯催化剂。

活性炭作为催化剂和催化剂载体活性炭重要用途之一是作催化剂载体和助催化剂，也可直接用作催化剂。

3.活性炭在催化剂载体上的应用如下：
（1）异构化作用用镍—炭催化剂使植物油（如棉籽油、亚麻油、菜籽油等）异构化，从非共轭的油变成共轭的形式。

（2）氢化、脱氢和脱氢芳构化，环化及异构化作用：用载钯或铂的活性炭作催化剂可起到这种催化作用。

（3）烯烃的低压聚合作用用含镍、钴或它们的氧化物的活性炭作催化剂能使烯烃聚合。

（4）合成纤维在维尼纶生产上用含醋酸锌的活性炭作催化剂，
使乙炔和醋酸合成醋酸乙烯酯。

（5）松香再加工用含钯的活性炭作催化剂生产岐化松香和氢化松香等。

（6）合成氯乙烯用含二氯化汞的活性炭作催化剂，使乙炔和氯化氢合成氯乙烯。

4.活性炭作催化剂方面如：
（1）制造过氧化氢用活性炭覆盖的多孔管作阴极，使从阴极上放出的氢同压入的氧作用生成过氧化氢。

（2）使硫化氢转化为元素硫活性炭能吸附硫化氢并使氧化成元素硫，以除去气体中的硫化氢。

（3）活性炭催化均四氯乙烷脱HCl制备三氯乙烯、甲烷裂解制氢活性炭催化剂
（4）水的脱氯作用活性炭能起吸附和催化两种作用，从水中除去氯。

（5）吡啶催化氯化合成四氯比啶，百菌清合成催化剂等
（6）用于生产光气,三聚氯氰,氯乙烷,卤化磺酰,农药中间体.由于活性炭的催化作用能使氯和一氧化碳反应生成光气；使二氧化硫和氯反应生成硫酰氯；使氯和氢反应生成氯化氢；使溴和水蒸汽反应生成氢溴酸；使硫酸亚铁氧化硫酸铁；以及作为三聚氯氰聚合物反应的催化剂载体
总结：随着新技术、新工艺的广泛应用，新型催化剂不断推出，对载体的要求也不断提高、新型触媒载体需求将不断上升，从化
学反应特点上看，载体比表面积大，中大孔发达，强度高，杂质少低灰、不同表面官能团等影响催化剂的活性及稳定性。

木质柱状活性炭，椰壳柱状活性炭等产品将大有作为。