中石油石化院镍基裂解汽油加氢催化剂研发纪实
2008/12/25
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来源：中国石油石化工程信息网
[中国石油报2008年12月23日] 在中国石油工业发展史上，把掌握并应用相关催化剂等5项工艺技术，亲切地称作“五朵金花”。
五项炼油工艺技术，一举改变了中国炼油化工的落后局面。如今，由中国石油石油化工研究院研发的镍基裂解汽油加氢催化剂，仅用一年时间就创造性地实现了从小试研究到工业应用，率先在国内推出了具有自主知识产权的镍基裂解汽油加氢催化剂，该催化剂达到国内先进水平。有人把这项技术比作又一朵“金花”，尽管它刚刚破土而出，但是它将在中国石油炼化史上留下浓郁的芬芳。
为什么要研制镍基催化剂
裂解汽油是裂解制乙烯的主要副产物，产量约占乙烯装置加工量的60至80%，富含芳烃和烯烃，加氢后可作高辛烷值汽油调和油或芳烃抽提原料，而裂解汽油加氢的核心是催化剂。目前，国内共有21套大型裂解汽油加氢装置，裂解汽油产量约850万吨/年，加氢催化剂总装填量约920吨。
近年来，受乙烯原料多元化、劣质化影响，裂解汽油加氢原料组分日益变重、杂质增多，越来越多的裂解汽油加氢装置采用镍基催化剂替代沿用已久的钯基催化剂。镍基催化剂不仅抗杂质能力强，而且比钯基催化剂价格低10万元/吨。同时，在加氢原料胶质、砷等含量较高情况下，镍基催化剂比钯基催化剂加氢活性及稳定性高15-20%。
据统计，镍基裂解汽油加氢催化剂的国内市场占有率已达到60%以上，该催化剂90%从国外进口。在镍基催化剂研发方面，英国JM公司研发的HTC-200、HTC-400镍基裂解汽油加氢催化剂代表国际先进水平，法国石油研究院等国外研究机构也有相应的研发产品。国内有两家科研机构研发镍基裂解汽油加氢催化剂，但催化剂加氢性能难以满足需要。
为打破国外技术垄断，促进企业降本增效，研发具有自主知识产权的镍基裂解汽油加氢催化剂，从2005年开始，中国石油积极组织力量攻关，把该催化剂的研发项目列为股份公司重要研究课题，在研究经费、侧线试验、工业应用等方面进行安排部署，全力组织推进该项技术攻关。
研发团队成员颉伟、梁顺琴等共同努力，艰苦攻关，解决了催化剂容碳能力等一系列关键技术问题，经过数百次试验和挫折，上千次的重复改进，终于确定了镍基裂解汽油加氢催化剂配方，成功完成了小试研究。经过评价表明：石化院研发的镍基裂解汽油加氢催化剂，加氢活性和加氢稳定性均优于同类进口催化剂，该项研究于2007年4月通过了股份公司验收。
镍基催化剂研制难在哪里
试验和工业放大是研制过程的瓶颈。
2007年4月，正式确定镍基裂解汽油加氢催化剂工业侧线试验在独山子石化公司进行。经过认真准备，当年9月17日，该项试验的评价装置运抵独山子侧线试验现场。10月10日，侧线试验全面展开。11月29日，模拟独山子石化公司裂解汽油加氢装置的运行评价试验展开，镍基裂解汽油加氢催化剂工业化“大门”被打开了。
同年12月3日，镍基裂解汽油加氢催化剂放大试生产按试验计划紧张进行着。但是，一个预想不到的问题摆在了面前：催化剂在干燥、焙烧过程中出现破裂和粉化现象，影响催化剂质量，导致催化剂收率降低。此时，距催化剂放大试生产预定结束时间已不足20天，如果不尽快解决这一问题，该催化剂工业化进程就会受到影响。
压力就是动力。科研人员寝食难安，夜以继日展开攻关。经过认真分析，明确了主攻方向：要解决催化剂破裂和粉化问题，关键是找到最佳焙烧条件。他们轮流守在试验现场，摸索焙烧条件，仔细分析试剂分解特性，反复研究活性组分与其他试剂间的协同分解效应。在攻克催化剂破裂和粉化问题的日日夜夜，试验现场的灯火通明和科研人员的紧张忙碌成为一道独特的风景线。一个星期内，焙烧试验连续做了110多次。
时间一天一天过去了，焙烧条件也一点一点“显现”出来，如果说催化剂最佳焙烧条件是科研人员攻关摸索出来的，倒不如说是科研人员花心血“抢”出来的。12月22日，经过艰苦攻关和创造性工作，成功地解决了催化剂放大过程中出现的问题，催化剂放大试生产圆满完成，拿到了镍基裂解汽油加氢催化剂的“准生证”。
最后一道难关如何攻克
还原是催化剂生产的一个重要环节，也是催化剂应用前的最后一道“关口”。经过还原的催化剂即可装填到工业装置应用。
2007年底，镍基裂解汽油加氢催化剂放大完成后亟须找到适合的还原厂家，完成还原钝化。原因很简单：该催化剂将在独山子石化公司进行工业应用，并定于2008年7月裂解汽油加氢装置检修后装填。一般情况下，催化剂使用周期为2至3年。企业生产耽误不得，市场竞争如此激烈，科研任务更加艰巨。如果不能按时完成催化剂还原，独山子石化公司裂解汽油加氢装置就要装填其他厂家生产的催化剂，股份公司重要研究课题——镍基裂解汽油加氢催化剂工业试验就难以快速推进。
据了解，国内做该催化剂还原的厂家不多，且该还原在技术上要求十分苛刻，更增加了落实此项任务的难度。在巨大的压力面前，龚光碧带领谢元、常晓昕等科研人员开始在全国范围内寻找催化剂还原厂家。
从南京到盘锦，从盘锦到抚顺，从抚顺到长沙，先后找了4个厂家，累计奔波14700多公里，龚光碧与团队全体成员的辛苦没有白费。离开长沙时，催化剂还原工厂领导和员工与他们依依惜别：“从你们身上看到了大庆精神铁人精神的延续。”
2008年7月16日，石化院镍基裂解汽油加氢催化剂在独山子石化公司裂解汽油加氢装置上装填。当催化剂装填完毕，反应塔人孔上最后一颗螺丝被拧紧时，在场人员长舒了一口气。装置投料开车并经运行考核，石化院镍基裂解汽油加氢催化剂的加氢产品苯乙烯含量小于1.0m%（质量百分比），双烯值每百克小于3，苯损失小于0.5m%，表明该催化剂的加氢活性和稳定性与进口催化剂相当，并显现低成本优势。据测算，每年可为独山子石化公司增效1230万元。
一项研究从小试到工业应用，往往需要几年甚至十几年的时间，而镍基裂解汽油加氢催化剂仅用一年时间就实现了从小试研究到工业应用，业内人士无不啧啧称赞。今年9月9日至12日在独山子召开的镍基裂解汽油加氢催化剂推介会上，来自中国石油、中国石化和其他单位共18家炼化企业的专家一致认为：石化院镍基裂解汽油加氢催化剂可完全替代进口，满足企业需要。该催化剂已在独山子石化裂解汽油加氢装置上连续稳定运行了4个多月，成为深受企业欢迎的放心“剂”、增效“剂”。
镍基裂解汽油加氢催化剂的研制成功，是中国炼油化工大花园中，一簇正在开放的美丽“金花”。