加氫裂化催化劑研發(fā)新進(jìn)展

張登

【摘 要】現(xiàn)如今，我國的科技發(fā)展十分迅速，介紹了近年來國內(nèi)外加氫裂化催化劑專利商的催化劑研發(fā)進(jìn)展情況。通過新分子篩改性技術(shù)開發(fā)、新催化材料的進(jìn)步、新的催化劑開發(fā)理念、新的催化劑制備技術(shù)以及大型分析儀器的使用，各專利商新一代加氫裂化催化劑比上一代催化劑在反應(yīng)活性、目的產(chǎn)品選擇性、制備成本、氫耗等方面均獲得了較大進(jìn)步.

【關(guān)鍵詞】加氫裂化；催化劑；進(jìn)展

引言

氫裂化技術(shù)始于19世紀(jì)50年代，發(fā)展至今，已有60多年的歷程，加氫裂化技術(shù)的不斷完善，也更加符合其所在特定階段的石油化工行業(yè)的要求。由于改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了高速地發(fā)展，尤其是在“十二五”期間，我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)，石油的消耗量伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也在顯著增加，石油的大量消耗，也給我國的環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。所以人們對(duì)于石油燃料的清潔程度要求也愈發(fā)苛刻。生產(chǎn)石油清潔燃料，提高石油燃料的清潔化程度，可以有效地減少對(duì)環(huán)境的污染。我國，是全球最早幾個(gè)研究并掌握加氫裂化技術(shù)國家中的其中一個(gè)，目前我國煉化原料的重質(zhì)化、劣質(zhì)化日趨嚴(yán)重。為了有效地改善這一問題，引入了加氫裂化技術(shù)，利用此技術(shù)對(duì)重質(zhì)油、劣質(zhì)油等進(jìn)行輕質(zhì)化和清潔化處理。加氫裂化技術(shù)也因此受到國內(nèi)外煉油和石化行業(yè)高度地關(guān)注，本文主要淺析加氫裂化技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)加氫裂化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做一個(gè)初步的探索。

1國內(nèi)加氫裂化催化劑研發(fā)進(jìn)展

1.1撫順（大連）石油化工研究院（FRIPP/DRIPP）

中國石化撫順（大連）石油化工研究院（以下簡(jiǎn)稱FRIPP）是國內(nèi)加氫裂化催化劑的主要專利商，市場(chǎng)份額占到60%以上。FRIPP針對(duì)特定用戶，“量體裁衣”的開發(fā)加氫裂化催化劑，擁有種類齊全、系列配套的催化劑，如圖5所示。近年來，通過分子篩技術(shù)的創(chuàng)新，F(xiàn)RIPP已經(jīng)開發(fā)出第四代加氫裂化催化劑，包括FC-70催化柴油轉(zhuǎn)化專用催化劑、輕油型催化劑FC-52、靈活型催化劑FC-76、高中油型催化劑FC-60及生產(chǎn)高粘度指數(shù)加氫為尾油的FC-80等催化劑，其活性、目的產(chǎn)品選擇性及產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)于上一代催化劑。FC-52相對(duì)于上一代催化劑反應(yīng)活性提高3℃，石腦油收率提高0.8個(gè)百分點(diǎn)，尾油BMCI值降低1.3個(gè)單位?？刂葡嗤姆磻?yīng)條件，單程轉(zhuǎn)化率為80vol%時(shí)，F(xiàn)C-52催化劑與參比催化劑相比，所需反應(yīng)溫度降低了6℃，重石腦油收率增加了2.1個(gè)百分點(diǎn)，航煤餾分收率增加了1.6個(gè)百分點(diǎn)，柴油餾分收率降低了2.1個(gè)百分點(diǎn)，加氫裂化尾油中兩環(huán)以上環(huán)狀烴含量減少3.5個(gè)百分點(diǎn)，尾油產(chǎn)品粘度指數(shù)提高了7個(gè)單位，BMCI值降低了0.8個(gè)單位。FC-80催化劑以富含介孔結(jié)構(gòu)的分子篩為裂化組分，以金屬鎢鎳為加氫組分，采用載體成型后再浸漬金屬的制備技術(shù)，催化劑孔結(jié)構(gòu)暢通開放，金屬與載體間的相互作用適中，加氫活性中心和裂化活性中心匹配合理，適用于生產(chǎn)高粘度指數(shù)和低BMCI值的加氫裂化尾油產(chǎn)品，并兼產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石腦油、3#噴氣燃料和國Ⅴ清潔車用柴油調(diào)和組分等。與參比催化劑相比，F(xiàn)C-80催化劑所需反應(yīng)溫度降低了6～9℃，加氫裂化尾油產(chǎn)品兩環(huán)以上環(huán)烷烴含量降幅達(dá)到15.3%～17.4%，如表2所示。工藝研究結(jié)果表明：FC-80催化劑對(duì)反應(yīng)溫度敏感性較好，可在較大的轉(zhuǎn)化深度范圍內(nèi)操作，尾油產(chǎn)品質(zhì)量好。FC-80加氫裂化催化劑對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，可用于加工不同來源的直餾減壓蠟油原料。FC-80催化劑平均失活速率僅為0.014℃/d，可滿足裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。FC-80催化劑現(xiàn)已推向俄羅斯市場(chǎng)。

1.2中國石化石油化工科學(xué)研究院

中國石化石油化工科學(xué)研究院在RN-2催化劑工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化加氫活性金屬組合和改進(jìn)載體以及新的工藝制備方法，開發(fā)了具有優(yōu)良脫硫、脫氮性能的新一代精制段催化劑RN-32。相同工藝條件下，與RN-2催化劑相比，RN-32催化劑的加氫脫氮性能提高20%～38%，脫硫性能提高80%～135%，芳烴加氫能力提高；相同脫氮率時(shí)，平均反應(yīng)溫度降低（8～10）℃。RN-32催化劑在福建聯(lián)合石油化工公司的2.3Mt·a-1蠟油加氫處理裝置上應(yīng)用表明，在適宜反應(yīng)條件下能生產(chǎn)出硫和氮含量低的精制蠟油，尾油收率高，柴油收率低，催化劑選擇性較好，能耗和化學(xué)氫耗較低，催化劑裂化性能較弱。中國石油化工股份有限公司在全部運(yùn)行的加氫裂化裝置中以生產(chǎn)尾油作乙烯料為目標(biāo)的裝置比例超過50%。RHC-3加氫裂化催化劑具有加氫裂化活性高、開環(huán)選擇性好、尾油中鏈烷烴含量高和BMCI值低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)多產(chǎn)中間餾分油，適用于以多產(chǎn)高質(zhì)量尾油作乙烯料的加氫裂化工業(yè)生產(chǎn)裝置，已在中國石化上海石油化工股份有限公司1.5Mt·a-1中壓加氫裂化裝置和中國石油燕山石化公司2.0Mt·a-1高壓加氫裂化裝置上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。開發(fā)的新一代尾油型加氫裂化催化劑RHC-1、石腦油型加氫裂化催化劑RHC-5和中油型加氫裂化催化劑RHC-1M等已工業(yè)應(yīng)用。這些催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性與國外同類催化劑相當(dāng)，并各有優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)我國煉油企業(yè)加工不同原料油生產(chǎn)不同產(chǎn)品的要求。

2展望加氫裂化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

正是由于有從事石油煉油工作者早期的艱苦探索、堅(jiān)持的工匠精神、踏實(shí)的工作作風(fēng)以及對(duì)科研的熱情，中國的加氫裂化技術(shù)才會(huì)有一項(xiàng)又一項(xiàng)的突破，一次又一次的成功，獲得了諸多令人欣喜的研究成果，達(dá)到了全球領(lǐng)先水準(zhǔn)，不但給我國石油煉油工業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，也為在21世紀(jì)新時(shí)期的石油煉油工作者的研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)重油進(jìn)行輕質(zhì)化處理的技術(shù)手段有很多種，加氫裂化技術(shù)屬于其中之一，因?yàn)槠渚哂型怀龅膬?yōu)點(diǎn)，被廣泛使用，突出優(yōu)點(diǎn)大致有以下幾點(diǎn)：對(duì)多種不同原料的適應(yīng)性佳、多樣化的產(chǎn)品計(jì)劃、可生產(chǎn)出有較高質(zhì)量保證的產(chǎn)品。而現(xiàn)階段已經(jīng)進(jìn)入了“十三五”時(shí)期，國際形勢(shì)有著世界多極化、經(jīng)濟(jì)全球化、文化多樣化和社會(huì)信息化的基本特征，世界各國已經(jīng)形成了你中有我，我中有你的人類命運(yùn)共同體，我國在面臨發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也受到了來自世界各國的影響與挑戰(zhàn)。

結(jié)語

國內(nèi)外各個(gè)催化劑專利商在新一代加氫裂化系列催化劑開發(fā)方面均獲得了顯著的進(jìn)步，催化劑性能獲得明顯提升。催化劑研發(fā)過程中，不局限于活性和選擇性的二維關(guān)系，而是從包括加氫程度和產(chǎn)品物種的多維角度去考慮，這樣可以有選擇性的使用氫氣，避免對(duì)一些餾程產(chǎn)品進(jìn)行無意義的過度加氫。注重催化劑的級(jí)配使用，發(fā)揮不同催化劑的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，最大限度的發(fā)揮催化劑的性能。隨著原油的重質(zhì)化和劣質(zhì)化，加氫裂化裝置進(jìn)料也變得更加重質(zhì)化，這會(huì)帶來裝置氫耗變高、收率變低、產(chǎn)品質(zhì)量變差以及運(yùn)轉(zhuǎn)周期變短等問題。另一方面由于環(huán)境污染問題的加劇，世界范圍內(nèi)對(duì)油品質(zhì)量的要求也在不斷升級(jí)。加氫裂化催化劑活性、選擇性、穩(wěn)定性的不斷提高，同時(shí)降低裝置氫耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量成為未來催化劑研發(fā)的主要方向。針對(duì)我國市場(chǎng)柴油用量逐漸萎縮，汽油、航煤及化工原料需求逐年上升的特點(diǎn)，開發(fā)能夠壓減柴油而增產(chǎn)化工原料的加氫裂化催化劑也是國內(nèi)催化劑研發(fā)的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳偉，楊勇，杜艷澤，等.FRIPP富含介孔結(jié)構(gòu)系列加氫裂化催化劑研制及在天津分公司的工業(yè)應(yīng)用[A].2017年煉油加氫技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2017，3.

[2]秦波，杜艷澤，柳偉，等.潤滑油基礎(chǔ)油型加氫裂化催化劑的研制[A].2017年煉油加氫技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2017，3

（作者單位：烏魯木齊石化公司煉油廠加氫裂化車間）