中国石油催化技术“催化”低碳炼油

辽阳石化加氢裂化项目。姚民 摄　　催化剂是实现石油高效转化和清洁利用的关键。中国石油加大炼油催化剂核心技术研发力度，通过持续攻关，在炼油催化剂关键技术研发和生产方面取得了长足发展——回顾一百多年来我国炼油工业的历史，特别是近几十年，由于催化等多项技术的进步，推动我国炼油工业实现跨越式发展。进入21世纪，全球炼油业进入增加利润、降低投资、提高能效和满足日益严格的燃料标准的变革时期，催化剂在炼厂满足燃料标准、提高操作效率、提高转化率与选择性、顺应环保趋势等方面起到关键作用。在中国石油、中国石化、中国石油大学等相关研发生产单位的共同努力下，炼油催化剂行业正在为满足市场和技术需求而不断创新，经济、环境、法规和社会等因素成为石化工业进步主要驱动力。中国石油一直努力推动催化技术发展，通过推动技术创新和技术交流，促进我国低碳炼油发展。在中国石油石化工业发展史上，中国石油不仅降烯烃、增产丙烯、抗重金属、重油转化、高辛烷值等催化剂技术研发可圈可点，催化剂生产企业有着辉煌的历史。1964年4月，随着兰炼催化剂厂的建成投产，中国拥有了自己座炼油催化裂化催化剂开发生产基地——被誉为“炼油裂化催化剂摇篮”的中国石油兰州石化公司催化剂厂，也是中国石油目前的催化裂化催化剂生产基地。新中国成立后，在石油工业部北京石油炼制研究所工作的闵恩泽院士的指导下，1964年我国总共有4座催化剂厂相继建立，当年我国主要石油炼制催化剂生产立足国内，奠定了石油炼制催化剂生产技术基础。我们从一次次创造着令人惊叹的中国“”的兰州石化催化剂厂管窥全豹。40余年来，兰州石化催化剂厂有着辉煌的纪录：44年前，我国套硅酸铝小球催化剂生产装置拔地而起；44年前，我国批国产的硅酸铝小球催化剂宣告诞生；44年前，我国炼油催化剂应用科学的奠基人、国家科学奖获得者闵恩泽院士主持研发的批国产催化裂化催化剂获得成功。催化剂厂实施重大技术改造和新产品研制近百项，获得国家科技进步奖两项，拥有的全白土催化剂工艺生产线，是国内、世界仅有两套的高活性抗重金属全白土型分子筛催化剂生产装置，在行业中占有独特的地位；其研制的LCS-7和LVR-60等产品，多次获得中国石化总公司科技进步奖项、中国石油集团公司技术进步创新奖项；LBO系列降烯烃催化剂凭借其巨大的社会效益和经济效益获得国家科技进步二等奖。为满足用户多产丙烯的需求，催化剂厂精心研制的LCC系列多产丙烯催化剂可使丙烯产率达到11%以上，汽油辛烷值高，大大提升了用户的经济效益。在科学技术的推动下，兰州石化催化剂厂主要工序技术水平、关键工装设备能力步入世界先进水平，主打产品年综合生产能力达5万吨；根据用户不同炼油催化裂化装置、不同原料油、不同目标产物的要求，实现了“量体裁衣、量身订制”系列化生产。目前，兰州石化催化剂厂生产的“昆仑”催化剂产品畅销国内外，深受广大用户赞誉，市场占有率连续保持国内领先。近年来，随着世界燃油规范标准的不断提高，低碳炼油技术逐渐成为各大石油石化公司及企业发展过程中提升技术水平及产品质量的关键。因此，包括催化剂在内的低碳炼油技术创新和发展日益受到重视。依靠相关催化剂实现低碳生产与产品性能提升，逐渐成为石油资源高效转化和价值提升的重要控制点，同时也是企业获得高质量终端产品、提高效益的根本途径之一。集团公司提出了继续巩固和保持企业在炼油催化剂领域优势地位的要求，在科技管理部的组织协调下，今年8月13日在京组织召开了“炼油催化剂研制开发与工业应用”重大科技专项启动会。中国石油“炼油催化剂研制开发与工业应用”重大科技专项由石油化工研究院牵头，兰州石化、抚顺石化、西南油气田公司、中国石油大学、大连石化、大庆石化、大连西太平洋、长庆石化、乌鲁木齐石化、呼和浩特石化等催化剂研发、生产、应用单位共同参与。该科技专项旨在集中优势科研力量，以催化材料基础理论研究为先导，重点围绕清洁油品生产和重油深度加工两个关键领域所需催化剂技术进行攻关，形成一系列具有自主知识产权的催化剂产品和配套技术，研发、设计、生产单位紧密结合，全面提升炼油业务竞争力，引领炼油业务持续快速发展。除了设立与成功实施重大科技专项，根据集团公司科技项目人才引进计划安排，结合目前下游业务技术发展需求，集团公司今年9月中旬在集团公司科技管理部和国际事业部的组织下，又在中国石油石油化工研究院召开炼油催化技术国际研讨会。此次会议促进了中国石油炼化企业及研究院对欧洲先进低碳炼油技术更广泛深入的了解，同时为企业和技术研发人员搭建了与国际先进技术交流的桥梁，为今后提升研发水平、促进技术进步打下良好基础。2000年以来，中国石油石油化工研究院先后开发了降烯烃、增产丙烯、抗重金属、专用催化剂、重油转化、高辛烷值6个系列23个牌号催化剂产品。6个系列的催化裂化催化剂产品已在国外2套、国内56套大工业装置上获得成功工业应用。目前，中国石油石油化工研究院催化裂化催化剂产品在中国石油内部市场占有率达到75%，国内市场占有率达到38%。伴随低碳时代的到来，特别是我国含硫原油加工基地建设加快，石油化工研究院和中国石油大学等加氢、脱硫等低碳催化剂研发和生产正在大步前进，推动低碳炼油工业实现跨越式发展。【背景链接】在炼油化工生产过程中，催化剂往往能大显身手。在炼油厂，催化剂更是少不了，选用不同的催化剂，就可以得到不同品质的汽油、煤油。汽车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为二氧化碳和氮气。催化剂对化学反应速率影响很大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。随着催化剂产品的更新及相关技术的发展，中国炼油工业发展经历三个阶段。阶段，从1863年次进口煤油，到1963年油品基本自给，实现这个跨越整整用了100年。第二阶段，从20世纪60年代初到90年代末，中国炼油行业在产能规模和技术上实现了巨大飞跃，进入世界炼油大国行列。第三阶段，即从21世纪初开始到2020年左右，实现从炼油大国到炼油强国的跨越。2006年，中国已成为世界上仅次于美国的第二大炼油国，原油一次加工能力达3.5亿吨。实际加工原油3.0651亿吨，四大类成品油（汽油、煤油、柴油、润滑油）产量达1.8777亿吨。（王玉芹 石冈整理）【专家声音】研发生产清洁产品　适应绿色发展要求石化行业是国家经济支柱产业，经济发展离不开石油。石油不仅为我们提供液化气、航空燃料、车用汽油和柴油、船用燃料油，而且为日常生活所需的塑料、纤维、橡胶和化工产品提供原料。然而，从石油中直接得到的汽柴油和化工原料轻质馏分较少，重质油含量高，而市场对轻质馏分油需求量大，同时环境保护对石油产品质量要求高。炼油工业发展必须提高重油加工深度，提高轻质油品收率，尽可能生产清洁燃料和化工原料。可以说，炼油过程离不开催化剂。炼油催化剂门类繁多，一般归纳为催化裂化催化剂、加氢催化剂和重整催化剂。炼油化工绿色发展对催化剂研发提出了更高的要求，如生产清洁燃料、重油深度加工与提高轻油收率。不同的催化剂有着各自的优点。催化汽油加氢催化剂加氢脱硫性能好，辛烷值损失少；柴油加氢催化剂可深度和超深度脱硫，提高十六烷值加氢裂化催化剂能多产优质中间馏分油和化工原料；渣油加氢催化剂可深度脱金属、残炭、沥青质和硫及氮化物杂质，提供催化裂化原料；催化裂化催化剂可提高重油转化能力和轻油收率，提高汽油辛烷值，降低汽油硫和烯烃含量，降低干气产率，多产丙烯原料。（石化院加氢领域首席技术专家 胡长禄）加快催化技术进步　提升炼油核心竞争力石油炼制工业提供了世界上90%以上的交通运输燃料和化工原料，是世界上重要的加工工业之一。现代炼油工业除常减压、焦化等少数几个过程外，80%以上为催化反应过程。催化剂是实现石油高效转化和清洁利用的关键。性能优异的催化剂由于具有技术含量高、调整灵活、投入产出比高等特点，是炼油技术研发活跃的领域。进入21世纪，炼油工业面临着原油重质劣质化、过程环保绿色化、产品清洁高质量化等严峻的挑战。中国石油炼油业务是核心主营业务之一，是实现公司整体价值的关键环节和获取利润的重要来源。为实现炼油业务的持续发展，在未来激烈的市场竞争中保持优势，中国石油借鉴国内外大型石油石化公司的成功经验，加大炼油催化剂核心技术研发力度，通过“十五”、“十一五”期间的连续攻关，在炼油催化剂关键技术研发和生产方面取得了长足的进展。近年来，针对重油高效转化和清洁油品生产两大炼油主营业务发展，中国石油在汽柴油加氢催化剂研发和应用方面取得重要进展。中国石油已设立“炼油催化剂研制开发与工业应用”重大科技专项，目的是集中优势科研力量，重点围绕清洁油品生产和重油深度加工两个关键领域所需催化剂技术进行攻关，形成一系列具有自主知识产权的催化剂产品和配套技术，引领和支撑炼油业务持续快速发展。（中国石油大学化学化工学院教授 鲍晓军）【延伸阅读】兰州石化：科研成果化为拳头产品中国石油网消息 （特约记者钱双庆）截至10月17日，兰州石化公司催化剂新产品LDO系列重油催化剂推入市场后，已在15家企业得到推广应用。今年前9个月，这种催化剂销量占总销量两成，成了兰州石化的拳头产品。近两年来，在激烈市场竞争和国际金融危机的双重冲击下，兰州石化催化剂销售遇到前所未有的困难，产品库存不断增加，装置开工率持续降低。如何走出困境，兰州石化充分发挥催化剂产销一体化优势，面对装置开工率不足的窘境，与科研院所密切合作，大力开展催化剂新产品、新材料试生产工作。新型LDO系列重油催化剂是兰州石化科研单位历经4年时间，对比研究了2000多个不同工艺配方，分析评价上万个数据后推出的一项新产品成果。催化剂厂经过周密调研，认为该成果采用全新的分子筛制造技术，产品具有稳定性好、催化能力强等特点，达到了国际先进水平。让科研成果迅速转化成有竞争力的产品，成为兰州石化走出催化剂销售困境的共识。作为新型催化剂的载体，HRSY-3新型重油分子筛试生产是个关键。由于这种分子筛各项指标苛刻，试生产前的流程准备和系统清理至关重要。去年6月初，试生产开始前，催化剂厂对可能对系统造成污染的因素逐一排查，清扫、冲洗、擦拭容器24具、焙烧炉4台，更换布袋448条。提起清理装置系统时的情景，一线操作工说：“清理工作反复进行了3遍，把容器不锈钢内壁都清出了本色，下的工夫前所未有！”今年6月18日，作为重油催化剂的中间产品，HRSY-3分子筛转入微球联合车间进行改性试生产。“各项质量指标达到小试、中试水平。其中，二交滤饼氧化钠含量不能超过1.2毫克！”厂领导给参与生产的人员下了个“硬指标”。过去，这个指标都控制在1.8毫克以下。面对这个“硬指标”，管理、技术人员和一线操作工，都暗暗跟自己较起了劲。严格管理确保了产品质量。经检验，新催化剂产品各项质量指标均达到或超过小试、中试水平。其中，二交滤饼氧化钠含量，达到了1毫克以下的高要求。据了解，在短短近半年时间里，兰州石化完成了3个新材料和3个新产品的工业转化工作。如今，新型催化剂产品已迅速成为扩大销售市场份额的拳头产品。雅保：科技创新打造百年老店据新统计资料显示，美国雅保公司今年第二季度业绩获得较大幅度增长，赢利达8180万美元，每股收益89美分；总收入达5.925亿美元，比去年同期增收1.5亿美元。美国雅保公司总部在美国路易斯安那州首府巴吞鲁日，聚合物化学品、精细化工产品和催化剂是雅保的三大核心业务。在催化剂领域，2004年收购阿克苏-诺贝尔公司炼油催化剂业务后，雅保目前已占据全球FCC催化剂市场第二大市场份额，仅次于占全球裂化催化剂市场近一半份额的格雷斯-戴维森公司，在加氢催化剂领域占到全球市场份额的30%，更是全球助剂大生产商，预计2010年产值达到25亿美元。雅保化工的催化剂业务始于金属有机化合物开发。雅保在全球催化剂市场有口皆碑，除了公司前沿的技术能力和服务水准之外，在全球范围广泛布局靠近目标市场，使之获得了许多便利。目前，雅保在荷兰阿姆斯特丹和美国休斯敦等地建有催化剂研发中心，在日本和巴西建有合资工厂，2008年，雅保公司在南京建立的磷系阻燃剂厂顺利投产。雅保公司销售额50%来自于欧洲与亚太地区。雅保催化剂部门总裁约翰·伊克尔斯表示，雅保对于地区的支持不仅是在市场和研发方面，还会研究在生产和合资方面合作的可能性。作为定位在中高端市场的催化剂生产公司，雅保创立于1887年，对于技术创新一直抱以孜孜以求的态度。这是企业在全球市场立于不败之地的根本原因。虽然金融危机的阴影已退去，但全球炼化市场仍然处于缓慢复苏阶段。FCC虽然催化剂需求量减少，但全球各大炼厂对于炼油效率与收率的要求因此提高。雅保公司执行副总裁兼首席运营官约翰·斯蒂茨不久前宣布，公司将加大催化剂领域创新力度，实现业务有效增长，并且投入400亿欧元在阿姆斯特丹的HPC催化剂研究中心，用于催化剂高通量筛选技术。该技术将大幅提升雅保公司开发催化剂新产品速度。近期公司已成功推出FCC催化剂。“雅保持续进步的秘诀就是科技创新，这是我们的基本战略，也是立足之本。只有不断投资开发创新技术和产品，限度满足客户需要，才能保持企业竞争力。”约翰·伊克尔斯在谈到雅保核心竞争力时说。正是坚持科技创新的态度，雅保不断缩短产品功能与客户需求之间的差距，才使催化剂用户保持对雅保这家“百年老店”的品牌忠诚度。