滅渣計(jì)—專訪第21屆中國專利金獎(jiǎng)第一發(fā)明人、中國石化石科院加氫催化劑研究室副主任胡大為

文／本刊記者 鄭 丹

RHT 系列催化劑及成套技術(shù)問世，使實(shí)現(xiàn)“吃干榨凈”渣油的目標(biāo)再進(jìn)一步。

7 月14 日，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)布第二十一屆中國專利獎(jiǎng)授獎(jiǎng)決定，中國石化石油化工科學(xué)研究院（以下簡稱石科院）獲中國專利金獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)各1 項(xiàng)。

其中，專利金獎(jiǎng)“一種降低重質(zhì)原料油中瀝青質(zhì)和殘?zhí)亢康姆椒ā蓖ㄟ^解決渣油加工轉(zhuǎn)化中面臨的催化劑嚴(yán)重結(jié)焦及產(chǎn)品分布惡化等問題，不但提高了加氫產(chǎn)品性質(zhì)，優(yōu)化了產(chǎn)品分布，同時(shí)還提高了催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，延長了渣油加氫裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。同時(shí)，該項(xiàng)新技術(shù)也為石油資源的充分利用提供了有力的技術(shù)支撐，在我國石油資源對外依存度不斷增加的形勢下，為提升我國的能源安全奠定了基礎(chǔ)。

為此，本刊記者專訪了金獎(jiǎng)第一發(fā)明人、中國石化石科院加氫催化劑研究室副主任、教授級高級工程師胡大為。

●RHT系列渣油加氫催化劑樣品。 供圖/中國石化石科院

重油轉(zhuǎn)化仍存難題

中國石油石化：胡主任，您好！您怎樣看待原油重質(zhì)化趨勢和我國原油對外依存度持續(xù)升高的問題？這是否是催生此項(xiàng)金獎(jiǎng)技術(shù)的主要原因？

胡大為：目前，世界原油重質(zhì)化的趨勢明顯，重質(zhì)油產(chǎn)率比20 年前提高了2個(gè)百分點(diǎn)左右，而我國原油對外依存度也由本世紀(jì)初的30%多大幅增加到70%多。不管從國家能源安全角度還是從煉油行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益來講，都要求提高重油加工轉(zhuǎn)化的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)石油資源的充分利用。此項(xiàng)技術(shù)對于進(jìn)口中東高硫油及國內(nèi)高氮油的加工都具有良好效果。

2002 年石科院開發(fā)的第一代渣油加氫成套技術(shù)首次工業(yè)應(yīng)用，經(jīng)過3～4 年的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，于2005 年左右開始本專利技術(shù)的研制開發(fā)。經(jīng)過7 年的努力，2012 年新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)成功，2013年申請了本專利技術(shù)。

中國石油石化：此項(xiàng)技術(shù)為什么側(cè)重于解決催化劑嚴(yán)重結(jié)焦及產(chǎn)品分布惡化問題？

胡大為：目前，渣油加氫技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)包括提高加氫產(chǎn)品性質(zhì)、改善對劣質(zhì)原料的適應(yīng)性、延長渣油加氫裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期等多個(gè)方面，為催化裂化裝置穩(wěn)定提供更優(yōu)質(zhì)的原料，獲得更多的輕質(zhì)油。催化劑結(jié)焦嚴(yán)重與產(chǎn)品分布惡化是相互影響的，都會(huì)直接影響到煉油裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性以及直接的經(jīng)濟(jì)效益。本技術(shù)通過解決結(jié)焦等問題，不但可以提高加氫產(chǎn)品性質(zhì)，優(yōu)化FCC 裝置的產(chǎn)品分布，同時(shí)可以提高催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，延長渣油加氫裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

中國石油石化：與現(xiàn)有的渣油加氫催化劑技術(shù)相比，此項(xiàng)技術(shù)有什么不同？

胡大為：此項(xiàng)技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同是設(shè)計(jì)開發(fā)了擴(kuò)散與反應(yīng)性能相匹配的瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化催化劑以及脫金屬、容金屬能力突出的保護(hù)催化劑，并將兩者級配使用，使系列催化劑的瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化能力及對劣質(zhì)原料的適應(yīng)能力大幅度提升。之前的技術(shù)由于瀝青轉(zhuǎn)化能力不足，使催化劑的結(jié)焦失活問題一直都沒有很好解決。

技術(shù)攻關(guān)攻克瓶頸

中國石油石化：此項(xiàng)技術(shù)如何做到大幅度提升催化劑擴(kuò)散性能與加氫飽和性能的協(xié)同效應(yīng)，同時(shí)將高容金屬能力的保護(hù)劑與瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化能力突出的催化劑相匹配？

胡大為：為達(dá)到上述效果，我們首先對瀝青轉(zhuǎn)化過程的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究，基于反應(yīng)特點(diǎn)對催化劑的孔結(jié)構(gòu)及活性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使催化劑的擴(kuò)散與反應(yīng)性能實(shí)現(xiàn)了良好的匹配，大幅度提升了瀝青質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率。

此外，渣油加氫過程中，原料中的金屬雜質(zhì)對于催化劑的活性中心具有極大的毒害作用，本技術(shù)通過開發(fā)高脫金屬、容金屬能力的保護(hù)劑，使下游催化劑受到金屬污染的程度降到最低，從而保證了系列催化劑的長周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

中國石油石化：在技術(shù)攻關(guān)中，您和團(tuán)隊(duì)遇到并攻克了哪些瓶頸，能否舉兩個(gè)例子？

胡大為：以瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化催化劑的設(shè)計(jì)開發(fā)為例。瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化催化劑的關(guān)鍵在于催化劑的擴(kuò)散與反應(yīng)性能要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣就對催化劑的孔結(jié)構(gòu)有特殊的要求。催化劑不僅要有足夠的反應(yīng)孔道，提供盡量高的反應(yīng)界面，還要有一定的擴(kuò)散孔為大分子反應(yīng)物提供擴(kuò)散路徑。但通常氧化鋁載體都是單峰孔分布。常規(guī)擴(kuò)孔方法雖然可以制得一定的擴(kuò)散孔，但分布彌散，效果不佳。本技術(shù)通過大量實(shí)驗(yàn)研究，將不同晶型的氧化鋁前驅(qū)體復(fù)合，得到了反應(yīng)孔及擴(kuò)散孔均分布集中的氧化鋁載體，使催化劑擴(kuò)散及反應(yīng)性能得到了良好的匹配。

再以高容金屬能力的保護(hù)劑開發(fā)為例。保護(hù)劑要有良好的容金屬能力，就需要催化劑具有足夠高的孔容。但孔容越高，對催化劑的強(qiáng)度越會(huì)產(chǎn)生不利的影響。針對這兩方面的矛盾，我們以氧化鋁載體為基準(zhǔn)，在保持較高孔容的同時(shí)對載體的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，結(jié)合適當(dāng)?shù)闹苽浞椒?，使?fù)合氧化鋁載體在高孔容特征的同時(shí)與改性劑形成一定結(jié)構(gòu)的固溶體，大幅度提升了載體的機(jī)械強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)劑大孔容、高容金屬能力的技術(shù)目標(biāo)。

占有率高前景廣闊

中國石油石化：目前，RHT系列渣油加氫催化劑及成套技術(shù)的國內(nèi)市場占有率情況怎樣？

胡大為：渣油加氫催化劑及技術(shù)在國內(nèi)市場的競爭非常激烈，包括國外約有4～5 家專利商，國內(nèi)也有多家專利商，RHT 系列催化劑憑借突出的性能，在國內(nèi)市場占有率排名第一，說明得到了用戶的廣泛認(rèn)可。

本獲獎(jiǎng)專利同時(shí)也獲得美國、臺(tái)灣地區(qū)的專利授權(quán)。以此專利為核心開發(fā)的RHT 系列渣油加氫催化劑及成套技術(shù)具有國際領(lǐng)先的技術(shù)水平以及突出的市場競爭力，不僅在國內(nèi)市場占有率高，而且多次出口到海外市場。

目前，RHT 系列催化劑已轉(zhuǎn)讓兩家企業(yè)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。截至2019 年底，兩家企業(yè)共生產(chǎn)RHT 系列催化劑約2.8 萬噸，相關(guān)成套技術(shù)已在海內(nèi)外17 套裝置工業(yè)應(yīng)用超過50 次，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

中國石油石化：當(dāng)前，國內(nèi)煉廠面臨“減油增化”轉(zhuǎn)型問題，該技術(shù)能提供怎樣的助力？

胡大為：本技術(shù)的特點(diǎn)就是提高渣油加氫過程中瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化及殘?zhí)康拿摮?，而此目?biāo)正是化工轉(zhuǎn)型過程中需要的技術(shù)發(fā)展方向。因此，新技術(shù)在煉廠“減油增化”過程中會(huì)發(fā)揮更大的作用。具體實(shí)現(xiàn)的途徑就是將此項(xiàng)新型的渣油加氫技術(shù)與我院的催化裂解工藝（DCC）技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)重油轉(zhuǎn)化生產(chǎn)低碳烯烴的目標(biāo)。

中國石油石化：在您看來，此項(xiàng)技術(shù)的市場前景怎樣？

胡大為：由于渣油加氫技術(shù)是重油高效利用的重要途徑，因此未來的市場前景廣闊。此項(xiàng)專利技術(shù)有力地克服了重油加工過程面臨的技術(shù)瓶頸，我們將繼續(xù)攻關(guān)創(chuàng)新，提高技術(shù)競爭力。我們有信心進(jìn)一步擴(kuò)大市場份額，在重油加工領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。