“智造”鎳基加氫催化劑

○ 文／吳 江 仇國賢 柏介軍

“智造”鎳基加氫催化劑

○ 文／吳 江 仇國賢 柏介軍

中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心的科研人員，在研發(fā)裂解汽油鎳基加氫催化劑中，勇挑重擔、不畏艱難、銳意創(chuàng)新，終于打開了大門，使主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到進口催化劑水平。

今年10月，中國石油石油化工研究院研發(fā)的裂解汽油鎳基LY-2008加氫催化劑，在大慶石化22萬噸/年乙烯配套加氫裝置穩(wěn)定運轉(zhuǎn)滿18個月，標志著該催化劑整體性能達到國際先進水平。

消息傳來，從事這項研究工作的蘭州化工研究中心的科研人員無不熱淚盈眶、感慨萬端。參加研制加氫催化劑的老科研人員任建國激動地說：“我們推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)鎳基加氫催化劑，達到了國內(nèi)先進水平，可完全替代進口催化劑！”

確定研發(fā)整體思路

裂解汽油是裂解制乙烯的重要副產(chǎn)物，產(chǎn)量約為乙烯裝置加工量的60%~80%，富含芳烴和烯烴，加氫后可作高辛烷值汽油調(diào)和油或芳烴抽提原料，而裂解汽油加氫的核心是催化劑。

近年來，受乙烯原料多元化、劣質(zhì)化及裂解深度影響，裂解汽油中出現(xiàn)水、砷含量超標、餾分偏重等問題，直接影響該工藝沿用已久的鈀基催化劑使用。國內(nèi)裂解汽油加氫裝置開始使用具有抗水抗砷等雜質(zhì)性能強、價格低的鎳基催化劑。目前，裂解汽油鎳基加氫催化劑已占據(jù)國內(nèi)近50%的市場份額，且全部為進口。預計到2015年，我國乙烯產(chǎn)量將達到2000萬噸/年，裂解汽油加氫催化劑需求巨大。

●面對剛試制成功的鎳基加氫催化劑，蘭州化工研究中心的科研人員露出了欣慰的笑容。 攝影/仇國賢

時任中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心化工催化劑研究所所長頡偉在市場調(diào)研中敏銳地捕捉到了商機。在他的主持下，化工催化劑研究所在完成好科研開發(fā)工作的基礎(chǔ)上，組織技術(shù)力量投入到裂解汽油鎳基加氫催化劑的開發(fā)。

科研人員針對鈀基催化劑價格高、抗砷等雜質(zhì)能力弱等不足，經(jīng)過比對選擇了資源量大、價格低的鎳作為研究的突破口，科研人員經(jīng)過刻苦攻關(guān)，完成了該催化劑的小試研究。小試研究的核心是催化劑配方的確定?？蒲腥藛T在開發(fā)鈀系加氫催化劑的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次反復論證，確定了新型國產(chǎn)鎳基催化劑研發(fā)的整體思路。

為了尋找活性組分與助劑之間最合適的配比關(guān)系，蘭州化工研究中心專題組的科研人員每天堅守實驗一線，長時間的守在爐前，觀察催化劑分解情況，記錄分解溫度。正是憑著這種執(zhí)著的精神和一點一滴的積累，經(jīng)過數(shù)百次的試驗和挫折，上千次的重復和改進，小試配方得以確定。

實驗表明：催化劑加氫活性及加氫穩(wěn)定性能均優(yōu)于進口HTC-200催化劑，圓滿完成了小試合同的各項指標，并于2007年4月通過了中國石油組織的項目驗收。

“大門”打開了

2007年9月中旬，評價裝置運抵側(cè)線試驗現(xiàn)場。為了確保測線工作的順利進行，石油化工研究院抽調(diào)蘭州化工研究中心的精兵強將奔赴獨山子石化公司。

科研人員發(fā)揚大慶精神鐵人精神，頂著近40攝氏度的高溫，在沒有起重設(shè)備情況下，和獨山子石化公司的操作人員一起，手抬肩扛連續(xù)工作10多個小時，將重達3噸多的評價裝置搬運就位。10月10日，側(cè)線開車工作正式全面展開。

2007年11月22日，在裂解汽油鎳基加氫催化劑評估會上，獨山子石化有關(guān)領(lǐng)導說：“石油化工研究院研發(fā)的裂解汽油鎳基加氫催化劑經(jīng)過長周期活性、穩(wěn)定性考察，雙烯加氫率和穩(wěn)定性與進口催化劑完全相當并具有一定優(yōu)勢，不僅完全滿足我公司裂解汽油加氫工藝的要求，而且表現(xiàn)出良好的工業(yè)應(yīng)用前景，建議啟動催化劑放大試生產(chǎn)。”29日，模擬獨山子石化公司乙烯廠工業(yè)裝置的運行評價試驗展開。2008年1月20日，側(cè)線試驗全線告捷，裂解汽油鎳基加氫催化劑工業(yè)化的大門打開了……

領(lǐng)到了“準生證”

2007年12月初，催化劑的試生產(chǎn)全面展開。但是，一個意想不到的問題出現(xiàn)在科研人員面前：在干燥、焙燒過程中，催化劑出現(xiàn)了破裂現(xiàn)象?？蒲腥藛T梁順琴、呂龍剛每天天不亮就守在實驗現(xiàn)場，與生產(chǎn)一線的師傅們一道，共同摸索焙燒條件。時間一天一天的過去了，焙燒條件也漸漸“浮顯”出來，經(jīng)過大家共同努力，在最后的期限之前科研人員最終確定了一個最佳焙燒的條件。

經(jīng)過科研人員的艱苦攻關(guān)和創(chuàng)造性工作，項目取得了重大的技術(shù)突破。通過載體孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和表面改性，解決了催化劑容碳能力和載體自身的穩(wěn)定性這一重大難度，成功解決催化劑結(jié)焦和載體不穩(wěn)定帶來的催化劑穩(wěn)定性差問題及催化劑加氫活性和雙烯加氫選擇性之間的矛盾，研制出了適應(yīng)C6-C8中間餾分和C5-C9全餾分的裂解汽油加氫鎳基催化劑。成功地解決了加氫催化劑在放大過程中所遇到的一系列問題，領(lǐng)到了加氫催化劑的“準生證”。

大慶精神在延續(xù)

還原是催化劑生產(chǎn)過程中的一個主要環(huán)節(jié)，技術(shù)要求十分苛刻。獨山子石化今年的大檢修是定好時間的，不能更改。蘭州化工研究中心副主任龔光碧帶領(lǐng)科研人員從南京到盤錦，從盤錦到撫順，從撫順到長沙，在一個月的時間里先后找了四個廠家。南京有一家催化劑還原工廠做的很不錯，但是工期要排到幾個月以后。

成果管理部部長常曉昕、副部長謝元多次找到長沙的一個企業(yè)反復溝通。最后這個企業(yè)的領(lǐng)導被他的這種精神所打動，答應(yīng)克服困難完成了這批催化劑的還原任務(wù)。

這個還原工廠沒有還原加氫催化劑的經(jīng)驗，還原設(shè)備與還原要求有一定的差距?？蒲腥藛T錢穎專程來到長沙，克服十冬臘月天氣寒冷和家庭的種種困難，與這個廠家的工程技術(shù)人員成立了聯(lián)合攻關(guān)組，手把手地教會還原廠家的員工掌握正確的操作技能。為了保證催化劑還原的質(zhì)量，科研人員張宏偉與廠家的員工一起倒班，隨時指導還原廠家的員工按最佳的技術(shù)要求進行催化劑的還原工作。

2008年2月3日，9.5噸催化劑保質(zhì)保量地還原完畢。這時距離春節(jié)只有兩天了，他們帶著完成任務(wù)的喜悅和對家人的愧疚踏上歸程。這個廠家的領(lǐng)導和員工與石油化工研究院蘭州化工研究中心的科研人員張宏偉依依惜別，說：“從你們身上我們看到了大慶精神和鐵人精神在新一代石油人身上的延續(xù)?！?/p>

工業(yè)應(yīng)用 旗開得勝

2008年7月16日，新型催化劑在獨山子石化公司乙烯裝置上進行裝填。蘭州化工研究中心的科研人員一直堅守在現(xiàn)場。為了保證催化劑裝填達到要求，科研人員爬上爬下一絲不茍地與裝置員工現(xiàn)場監(jiān)督，一直干到晚上七八點鐘。當反應(yīng)塔人孔上的最后一顆螺絲被擰緊，催化劑裝填完畢時，所有在場的科研人員紛紛長舒了口氣。

投料開車后，該裝置加氫產(chǎn)品的苯乙烯含量小于1.5wt%，表明裂解汽油鎳基加氫催化劑加氫活性和穩(wěn)定性與進口催化劑相當，且抗雜質(zhì)能力強，顯現(xiàn)出低成本優(yōu)勢。據(jù)測算，用石油化工研究院研發(fā)的裂解汽油鎳基加氫催化劑替代進口催化劑，每年可為獨山子石化公司創(chuàng)效1230萬元。

“石油化工研究院裂解汽油鎳基加氫催化劑技術(shù)先進，主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到進口催化劑水平，將為企業(yè)適應(yīng)更復雜裂解原料、提高經(jīng)濟效益開辟新途徑?！敝袊蜔捰团c化工分公司專家王博士評價道。