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催化剂:加速乙烯行业成长升级

前不久,扬子石化—巴斯夫有限责任公司宣布,经过为期一个月不同层面的对比遴选,中国石油石油化工研究院(简称石化院)研发的裂解汽油二段加氢LY-9802催化剂中标该公司74万吨/年乙烯配套裂解汽油加氢装置。


  经过50余年的科研攻关,中国石油在乙烯裂解馏分加氢催化剂领域取得了一系列国内领先的研究成果,开发的部分催化剂性能达到国际先进水平,特别是裂解汽油一、二段加氢催化剂在国内乙烯企业广泛应用,具有很强的市场竞争力。


  加快我国大型乙烯成套技术国产化步伐


  上世纪60年代,石化院就开始进行裂解汽油加氢催化剂及工艺研究,经过多年的攻关,相继开发出裂解汽油一段钯系LY-7051、LY-7701、LY-7901、LY-8601、LY-9301、LY-9801、LY-9801D系列加氢催化剂,裂解汽油一段镍系LY-2008加氢催化剂及裂解汽油二段LY-8602、LY-9302、LY-9702、LY-9802系列催化剂。


  2000年以来,由于受乙烯原料多元化的影响,部分裂解汽油加氢装置的原料中水、砷含量超标,馏分偏重,加氢负荷偏大,影响裂解汽油一段钯系LY-9801催化剂的使用效果。为满足用户需求,适应不断变化的加氢工况,石化院开展了新型裂解汽油加氢催化剂开发工作,并于2004年正式立项,2006年研究开发出新型裂解汽油一段钯系催化剂LY-9801D。该催化剂具有对油品适应性强、高空速运转能力及抗毒物能力强等特点,并在上海石化、燕山石化、兰州石化等企业成功应用。


  镍基裂解汽油加氢催化剂由于良好的抗杂质性能和较低的运行成本,近年来成为市场新宠,但国内市场一直被进口催化剂所垄断。


  为适应市场需要,石油化工研究院2003年正式立项,历经5年攻关,开发出活性、选择性好,抗杂质和高负荷运转能力强的LY-2008镍基裂解汽油一段加氢催化剂。2008年起,该催化剂已先后在独山子石化、大庆石化、辽阳石化成功应用。该催化剂的成功应用打破了国外技术的长期垄断,填补了中国石油在镍基裂解汽油加氢催化剂领域中的空白,对于加快中国石油大型乙烯成套技术国产化步伐、提升中国石油在乙烯行业的核心竞争力具有重要的意义。


  填补国内技术空白,打破进口催化剂垄断


  2012年年底,我国乙烯年产量达到1800万吨,催化裂化产量达1.5 亿吨,这两大工艺产生碳四、碳五、碳九等中低馏分油1000万吨以上,加上油田伴生气中的碳四馏分,中低馏分的有效利用成为亟待解决的问题,目前中低馏分除提取约30%双烯烃及少量单烯烃作化工原料外,剩余多用作燃料,造成资源浪费。


  石化院经3年攻关,2005年开发了高镍催化剂LY-2005及中低馏分油烯烃深度加氢工艺。高镍系LY-2005催化剂处于国际先进水平,具有三个工艺特点:一是应用高镍催化剂,较贵金属催化剂价格低,抗杂质性能强;二是轻烃加氢反应温度低,可在20摄氏度下反应;三是催化剂加氢性能稳定,工业运转周期5年以上,可使加氢产品烯烃含量低于1%。2005年以来,该催化剂先后在兰州石化、上海石化、独山子石化实现成功应用。LY-2005催化剂的成功开发,填补了国内在该领域的技术空白,打破了进口技术的垄断,为“十二五”期间中国石油统一规划碳四、碳五资源提供了技术支持。


  构建我国乙烯裂解馏分加氢技术平台


  碳四烷基化汽油因其无硫、无烯烃、无芳烃、高辛烷值的特点,日益受到重视。在清洁油品生产中,催化裂化碳四烷基化原料须进行加氢预处理,除去碳四馏分中的丁二烯组分,将部分1-丁烯异构化为2-丁烯,以提高烷基化油的辛烷值。


  为适应烷基化过程对原料要求的提高,石化院2002年正式立项,开始进行“FCC 碳四馏分选择性加氢除丁二烯催化剂研发与工业应用”研究,以提高催化剂的丁二烯加氢选择性和转化率、提高催化剂异构化能力为目标,经过3年科研攻关,于2005年成功开发出了碳四选择性加氢异构技术即LY-DBiso-03选择加氢、异构催化剂及工艺技术,并于2005年5月在兰州石化炼油厂烷基化预加氢装置成功实现了工业化应用,加氢产品中丁二烯加氢率大于99%,1-丁烯异构为2-丁烯,异构化率大于70%,丁烯收率大于98%,完全满足工业装置要求。


  2012年年底,该催化剂又成功中标宁波海越新材料有限公司新建84万吨/年烷基化预加氢装置,该装置是目前国内规模最大的碳四烷基化预加氢装置。今年5月,该装置完成了LY-DBiso-03催化剂的工业装填,预计今年6月初开工。


  石化院在该催化剂领域近10年来共获省部级奖励16项、地市级奖励8项,申请国内外发明专利41件、其中授权24件,制定催化剂产品企业标准5项。这一系列成果对提升我国石油化工行业的国际市场竞争力具有重要意义。


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  在炼化领域,能使反应速度成千上万倍地加速进行,而本身并不消耗的物质,就叫做催化剂。这类物质也形象地被称为“触媒”,经过它的撮合作用,就能产生神奇的化学反应或使反应速度大大加快。


  有资料显示,几乎所有的石油炼制与化工过程都离不开催化剂,石油炼制与化工技术的进展几乎都是得益于新型的、更高效的催化剂的问世。


  催化剂种类繁多,大多为固态,也有的是液态。按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂,均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等,按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂。 

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