高汽油收率低碳排放催化剂工业应用:兼顾油品高效与绿色

  增加高辛烷值催化裂化汽油收率的同时降低碳排放,不仅是油品结构调整、汽油质量升级和环境保护的需求,而且也是制约炼油工业发展的重大技术难题,解决问题的关键是催化裂化催化剂技术的进步。由中国石油石油化工研究院、兰州石化、中国石油大学(北京)等单位共同完成的高汽油收率低碳排放系列催化裂化催化剂工业应用项目,成功开发出了高汽油收率低碳排放系列催化剂,并在国内外实现大规模工业应用,为我国炼油产品结构调整、炼油工业低碳可持续发展及油品质量升级提供了关键技术支撑和保障,对于灵活应对我国汽柴油需求变化、保证我国成品油市场供需平衡以及降低能源安全风险等具有重要意义。该项目获得了2017年国家科技进步二等奖。

  由中国石油石油化工研究院、兰州石化、中国石油大学(北京)等单位共同完成的高汽油收率低碳排放系列催化裂化催化剂工业应用项目,针对油气大分子在催化裂化催化剂的扩散控制和选择性转化等问题,在Y沸石高度介孔化和中大孔载体材料B酸化等方面取得突破,营造了有利于原料油大分子向汽油分子可控转化的反应环境,开发出高汽油收率低碳排放系列催化剂。

  项目团队发明的高活性介微孔Y沸石活性组分材料,活性提高10个百分点,介孔体积相对增加67%,促进了汽油分子的快速扩散,减少了二次转化和氢转移反应,在焦炭产率相对降低5%的同时,汽油收率提高1.45个百分点,解决了高汽油收率与低焦炭产率相互制约的技术难题。

  该项目还首创了富含B酸的中大孔硅铝载体材料,突破了在载体上难以创造丰富B酸的技术难题,孔体积和孔径分别分别提高3倍和10倍以上,在国际上首次实现了B/L酸大于1,强化B酸主导的催化裂化反应,减少焦炭生成,在转化率提高1.45个百分点的同时,焦炭产率相对降低8.4%,解决了高转化率与低焦炭产率的突出矛盾。

  在此基础上,项目团队研究并揭示了高活性介微孔Y沸石、富含B酸的中大孔材料之间的协同催化作用,结合发明的可显著提高汽油辛烷值的ZSM-5沸石合成与改性等技术,自主设计开发了可适应不同原料特点的高汽油收率低碳排放系列催化裂化催化剂。

  目前,该项目开发的催化剂在国内外炼厂实现了大规模工业应用。国内外工业应用数据表明:在不改变工艺和增加投入的前提下,依靠催化剂技术进步,催化裂化装置汽油收率平均提高2个百分点,辛烷值平均提高1个单位,焦炭和二氧化碳排放相对降低5%~10%。

  此外,该项目通过“产、销、研、用、管”一体化密切协作成果,在满足国内外炼厂增效减排的同时,还培养了一批催化剂生产、销售、科研、应用、管理专家和人才,带动了国内外催化裂化催化剂研究、生产、应用等领域的整体技术进步,为我国炼油催化剂业务可持续发展奠定了坚实基础。

  据了解,该项目已获国内外授权发明专利35件,形成技术秘密21项,累计生产系列催化剂17.35万吨,在国内外多套生产装置实现规模化工业应用。近3年,催化剂生产和国内应用新增经济效益达23.98亿元。


关键字:催化剂
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