一直以來，中國的原油進口量都居高不下，甚至目前每年的原油進口量已超過美國穩坐世界第一把交椅。那么，有沒有什么辦法能夠降低中國對石油進口的依賴呢？利用催化劑提升能源加工利用效率，便是其中行之有效的方法。

今年初，中國又一條高性能催化劑生產線在張家港投產，該生產線生產的高性能催化劑能夠將煤炭或天然氣中提取的甲醇高效地轉化為基礎化工原料乙烯，有望降低對進口石油的依賴。人們常把石油稱為“工業的血液”，而石油實際上是各種烷烴、環烷烴、芳香烴組成的混合物，通常情況下呈粘稠的、深褐色液體狀態，與生活中常用汽油等產品相差甚遠。石油能夠被用來作為燃油、潤滑油等使用，還可以成為生產化肥、殺蟲劑和塑料等化學工業產品的原料，這中間涉及了一整套石油工業體系。

石油不是單一化合物，其中組成簡單的烴（小分子）沸點低、容易蒸發，經過加熱以后就會優先分離出來，復雜的成分則會留下，所以石油加工的第一步就是通過常壓蒸餾或減壓蒸餾的方法將原油蒸餾出幾個不同的沸點范圍的產品。

這一過程通常也被稱為石油的煉制，而用到的裝置就是煉油廠中高高的蒸餾塔和連接的管路。

正常的煉油過程不會很精細的將每個不同的成分分離，只需要根據特定的使用需求，將一定沸點范圍內分離產物（餾分）一次收集。小汽車用的汽油就是在常壓蒸餾時開始餾出的溫度（初餾點）到200℃（或180℃）之間收集的（也稱輕油或石腦油餾分），而煤油、柴油等則在200℃（或180℃）~350℃之間收集得到。對于沸點超過350℃的餾分，則通過減壓蒸餾的方式來進行蒸餾。

經過蒸餾處理后可以得出液化石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油、瀝青等多種工業原料。

不過，對于汽油、煤油等而言，它們的經濟價值更高，但直接一次蒸餾得到的卻不多，所以為利益最大化，較重餾份油通常都會被煉油廠經過第二次、三次甚至四次的再加工轉變成汽油、煤油、輕柴油。

這一過程需要在一定的溫度和壓強下，并且需要催化劑的參與。在這之后，還需要對煉油過程產生的原料油進行進一步化學加工，才能得到更多的化工原料。

首先是石油的裂解，裂解的溫度要比煉化更高 (700℃~800℃以上)，同時也需要催化劑的參與，此時長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴。裂解的產物為復雜的混合氣體，除了乙烯、丙烯，還有丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。

這些化工原料又會進一步被化工合成為醛、酮、酸、酯、醇、醚和酮等多種有機化工原料（200多種），在有機化工原料的基礎上通過縮合、聚合加工，合成生活中可見的高分子材料（塑料、合成纖維、合成橡膠）。

從裂解到后續的化學加工，也就是常說的石油化工。石油的煉油和化工兩個過程相互滲透、相互依存，它們共同推動著整個石油工業的技術發展。

（二）催化劑在石油工業中如何發揮作用？

在整個石油工業的煉油工業階段，除常壓蒸餾、減壓蒸餾、焦化等少數幾個過程外，80%的煉油產品生產要用到催化劑，如催化裂化、催化加氫等。而隨后的與石油化工相關的過程，則有90%是離不開催化劑參與的。

相信不少人在中學化學課上學到過，催化劑具有改變化學反應中反應物化學反應速率（提高或降低）的作用，它在化學反應前后的質量、組成和化學性質不會發生改變。過去習慣把降低反應速率的催化劑稱為“負催化劑”，現在通常將其稱為抑制劑，而我們這里討論到的催化劑則專門指提高化學反應速率的物質。

化學反應速率只與溫度和活化能有關，溫度越高、活化能越低，化學反應速率就越快，而催化劑之所以能提高化學反應速率，是因為它提供一種化學反應活化能較低的反應途徑。

實際上，催化劑在參與化學反應進行的過程中，涉及的原理和具體過程會更為復雜，存在電子轉移、中間過渡狀態、基元反應等等。但討論一個催化劑，基本上還是要從催化劑的三大性質出發：（1）催化活性（2）特定反應選擇性（3）本身穩定性。催化劑是實現原油高效轉化和清潔利用中最為經濟、靈活的關鍵核心技術，隨著石油產品市場的競爭日益激烈，開發和使用新催化劑來不斷地改良石油工業中各種催化反應過程成了增加產品競爭力的首選。

（三）中國催化劑工業發展得如何？

催化劑從形狀上看只是一些“小顆?！保鋬仍诘母呖萍己?、高附加值在石油煉化市場卻不可忽視。一個全新催化劑品種需要從最基礎的催化劑設計入手，在實驗室中完成制備、測試、評價等各方面的工作，獲得符合要求的催化劑之后，還需要按實驗室推薦的催化劑制造流程進行中型試驗，以取得建設催化劑制造工廠所需的設計數據和符合要求的產品，之后才能擴大成產業化生產。

所以，催化劑的研發是個工程龐大、花費時巨資的系統工程。而作為核心技術，國外對于催化劑的制造工藝是嚴格保密的。

在中國，新中國成立初期時，由于需求少，幾種常用的石油煉制催化劑全靠進口，后來才逐漸開始走自主研發的道路。到了70年代，伴隨著國外以分子篩裂化催化劑為首的新一代催化劑出現，中國開始了新催化劑品種的研制、生產和趕超，到80年代，中國石油工業催化劑的品種、性能和制備方法都已接近國際水平。

而有了近半個世紀的技術積累，進入新世紀以后，催化劑這一工業短板，如今已碩果滿枝。比如，文章開頭提到的采用甲醇制備乙烯的高效催化劑，對于降低對進口石油的依賴，建立完整的石油工業體系，有效避免國外的技術制約和能源依賴，提高煤與天然氣利用率有重要意義。昔日的短板正在補齊，下游的衍射產品線更涌現出大量的特色催化劑產品，代表性的就是生物柴油相關催化劑、煤化工中的煤制油催化劑等等。

國產催化劑一方面不斷豐富產品線，提高產能，增加效益，開發高性能催化劑；另一方面不斷拓展國內市場同時，大膽開發海外市場，產品已遠銷歐洲、美洲、非洲。

結語

石油化工相關的產品與人們的生活密切相關，“衣、食、住、行”樣樣都離不開它們。催化劑作為決定石油工業的重要一環，相關的科技創新，正在主導未來行業發展走向，所幸的是，作為中國曾經的工業制造短板之一，現今國產催化劑已迎頭趕上。

來源：知乎專欄 了不起的中國制造