巴斯夫3D打印新型催化劑技術(shù)可加快化學(xué)品生產(chǎn)

作為世界上最大的化學(xué)公司，德國(guó)的巴斯夫有足夠的經(jīng)驗(yàn)和需求來(lái)提高自己的生產(chǎn)能力。

2022年9月30日，南極熊獲悉，這家企業(yè)已經(jīng)通過增材制造（AM）技術(shù)開發(fā)出一款新型催化劑——X3D。在將3D打印技術(shù)應(yīng)用于催化劑的化學(xué)制造后，巴斯夫能夠提升材料的性能，以獲得更好的整體產(chǎn)出。

什么是催化劑？

催化劑是加速化學(xué)反應(yīng)的基本材料，其本身不會(huì)發(fā)生永久性的化學(xué)變化。大約90%的化學(xué)產(chǎn)品，從像氨和甲醇這樣的散裝材料到用于藥物生產(chǎn)的精細(xì)化學(xué)品，在制造過程的某個(gè)步驟中都要依靠催化劑進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

除此之外，催化劑也是能源生產(chǎn)的關(guān)鍵，如石油精煉和燃料電池的運(yùn)行，以及食品加工。此外，通過加快工業(yè)運(yùn)作，它們可以減少這些運(yùn)作對(duì)環(huán)境的影響。然而，它們同時(shí)可能通過釋放有毒的副產(chǎn)品（如自由基）對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。

巴斯夫的催化劑3D打印技術(shù)

使用增材制造技術(shù)使生產(chǎn)具有獨(dú)特幾何形狀的催化劑成為可能。通過3D打印具有開放幾何形狀的催化劑，巴斯夫能夠通過增加催化劑的表面積來(lái)改善其性能，從而減少反應(yīng)器中的壓降。特定形狀（包括填充圖案、纖維直徑和方向）都可以根據(jù)客戶的特定需求進(jìn)行定制，從而有可能增加反應(yīng)器產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗。

巴斯夫已經(jīng)通過在企業(yè)內(nèi)部和外部的商業(yè)工廠中運(yùn)行這些3D打印催化劑數(shù)年，證明了它們的可行性。該公司將它們?cè)谶\(yùn)行狀態(tài)描述為 "機(jī)械堅(jiān)固且經(jīng)過驗(yàn)證"。現(xiàn)在，巴斯夫已經(jīng)準(zhǔn)備好將它們投入到商業(yè)化生產(chǎn)及供應(yīng)，首先是巴斯夫的硫酸催化劑O4-111 X3D和O4-115 X3D。巴斯夫的技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)將與客戶合作，根據(jù)他們的具體項(xiàng)目定制這些產(chǎn)品。

巴斯夫工藝催化劑高級(jí)副總裁Detlef Ruff說(shuō)："通過這項(xiàng)技術(shù)，我們能夠提供符合客戶需求的催化劑，幫助客戶大幅提升裝置性能，同時(shí)降低能耗，提高客戶層面的可持續(xù)性。"

硫酸的用途是什么？

巴斯夫的硫酸產(chǎn)品于1913年首次獲得專利，其產(chǎn)品本身是工業(yè)文明的產(chǎn)物，世界上大約60%的供應(yīng)量用于生產(chǎn)化肥，20%專門用于制造從洗滌劑和藥品到殺蟲劑和防凍劑等化學(xué)品。

它還被用作制造其他化學(xué)品的催化劑，如尼龍，以制造尼龍，這是增材制造部門和巴斯夫的一種重要聚合物。通過設(shè)計(jì)其O4-111 X3D和O4-115 X3D用于生產(chǎn)硫酸，該公司不僅支持其客戶，而且支持其自身。

3D打印硫酸催化劑的影響

雖然提高催化劑的效率會(huì)改善一些行業(yè)的生態(tài)影響，但這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的論點(diǎn)。例如，硫酸在磷肥生產(chǎn)和石油提煉中的作用表明，這種材料實(shí)際上是在助長(zhǎng)環(huán)境破壞。同時(shí)，由于工業(yè)文明似乎并沒有放慢對(duì)這些材料的使用，我們可能會(huì)認(rèn)為提高它們的效率比替代方案的負(fù)面影響要小一些。

無(wú)論3D打印催化劑的生態(tài)利弊如何，這里我們真正要關(guān)注的故事可能是巴斯夫?qū)⒃诙啻蟪潭壬喜捎煤屯茝V增材制造技術(shù)。這是一項(xiàng)完全獨(dú)特的技術(shù)應(yīng)用，展示了3D打印在廣泛領(lǐng)域中尚未被發(fā)現(xiàn)的使用案例。如果巴斯夫大規(guī)模生產(chǎn)的這兩種催化劑被廣泛采用，并產(chǎn)生他們所期待的積極影響，那么我們可以看到這種影響不僅會(huì)滲透到巴斯夫的產(chǎn)品范圍，而且滲透到整個(gè)化學(xué)工業(yè)和其他領(lǐng)域。換句話說(shuō)，我們只是剛剛開始了解增材制造的能力和在哪些行業(yè)的應(yīng)用。