加氢催化剂促炼油产品质量升级

  [中国海洋石油报2018-03-05]
  清洁油品生产与重质馏分油高效转化技术是当今世界炼油技术攻关的重要领域。
  作为重质馏分油深度加工的主要工艺之一，加氢技术是唯一能直接生产车用清洁燃料，并实现原料轻质化和生产优质化工原料的关键技术，具有广阔的发展前景。
  基于传统氧化铝的载体优势，海油发展天津院（下称天津院）炼油加氢技术研究室结合高氮馏分油的特点，在继续优化催化材料合成技术的同时，研发出载体与活性金属调配技术，形成了适用于中国海油低硫高氮馏分油加氢处理的催化剂制备与应用技术，从而大大提升了炼油工艺技术与催化剂性能，满足了炼油产品质量升级的需求。
  平稳起步突破研发瓶颈
  2009年，从载体材料合成与改性、载体成型和活性金属负载方式等方面入手，在天津院炼油加氢技术研究室主任张景成的带领下，科研人员完成了第一代TH系列（即天津院系列）加氢精制催化剂的定型。通过上百次的配方调整及性能评价，终于取得催化剂产品研发的阶段性进展。
  产品有了，如何将其进行工业放大呢？这成为天津院炼油加氢技术研究室接下来的研发重点。持续深入开展研究，采取科学的研究办法，聚焦工业放大过程中可能出现的各种技术难点……在此过程中，科研人员做了不下200次实验，仔细分析了生产工艺中的每个操作变量，诊断这些变量对催化剂性能影响的放大效应。
  那些日子里，科研团队中的每个人都处于精神高度紧张的状态，加班加点成为一种常态。即使如此，大家觉得，若能早日实现加氢精制催化剂的工业放大，所有的付出都是值得的。
  2011年，第一代TH系列加氢精制催化剂加工规模在实验室的基础上又放大了100倍，成功实现催化剂的工业试生产。那一刻，自信与欣慰在每个团队成员的心中涌动。
  着眼市场解决应用难题
  工业试生产成功后，如何开发出系列产品，并在此基础上形成一整套技术、实现工业应用？这成为了研发团队下一步的攻关重点。从2011至2012年，产品应用推广的范围微乎其微，市场开拓之路步履维艰。2012年底，当春节假期将至，不少人已准备回家与家人团圆时，天津院炼油加氢技术研究室的技术人员仍坚守在工作岗位上，通过与中海石油中捷石化有限公司相关业务部门进行多次技术沟通与交流，详细讨论与研究出具体的解决方案。
  由于开工经验不足，技术人员承受着巨大的压力。“这是我们首次向客户提供自己的炼油催化剂，不管再难，我们也要坚持啃下这块‘硬骨头’。”在一次催化剂装填工作布置会上，张景成这样给大家鼓劲加油。他们针对开工中遇到的现场问题，成立攻关小组，短短三天时间就取得了催化剂的装填成功。
  功夫不负有心人。随后，天津院炼油加氢技术研究室先后与中海石油中捷石化有限公司、台湾中油股份有限公司成功签订合同，至此，TH系列加氢催化剂成功打破了市场推广尴尬的现状，开启了工业应用新局面。
  有了此次工业应用经验，大家信心倍增。针对中海油炼化企业重质馏分油高氮特点和实际需求，结合传统氧化铝载体和特种分子筛合成与改性技术优势，TH系列加氢催化剂大家族中又增加了高脱氮活性的加氢裂化预处理催化剂与耐氮加氢裂化催化剂这两位新成员。在此基础上，研究人员采用与国内外现有工业催化剂制备技术完全不同的技术路线——采用含硫活性组分前驱物和活性金属络合浸渍负载技术，成功制备出全硫化型加氢催化剂。
  该型催化剂本身已经是硫化态，硫化度接近100%，不需进行高温焙烧处理，因此可直接消除由活性组分与载体之间强相互作用力导致的活性损失，活性组分的原子利用率高。团队首创的这一制备硫化型催化剂的方法在开工时无需采用剧毒硫化剂，基本消除了炼厂开工过程中剧毒含硫化合物排放对大气造成的污染。
  一波三折开展齿球形催化剂研究
  2013年底，张景成和同事们带着他们的TH系列加氢催化剂来到中海石油舟山石化有限公司。困难再次出现，只因对方提出了一个关于齿球形催化剂的需求。
  齿球形催化剂因其特殊的形状与表征，可以增加催化剂的外比表面积，加大外扩散传质的速度，从而提高催化反应速度。同时，由于齿球型催化剂反应活性高，反应温度低，催化剂结焦慢，使用寿命也相对较长。
  然而，研发团队当时对齿球形载体成型技术的研究还不够深入，想要在短时间内取得突破，必须争分夺秒。挑战面前，大家没有退缩，很快决定对国内齿球型催化剂加工厂及设备制造商展开深入调研，并根据加工需求，推出了一款小型样机。
  2014年3月，经过近300次实验，齿球形TH系列加氢催化剂定型成功。至此，天津院成功完成与舟山石化的这次对接任务，获得了工业应用试验机会。2015年下半年，三种炼油加氢主剂一次开车成功。至此，TH系列加氢催化剂逐渐进入炼厂客户的视野，在中国海油的炼厂中，有80%的加氢装置使用着具有自主知识产权的核心技术，累计创造产值近7000万元。
  凭着过硬的专业技术，2016年初，天津院积极开拓外部市场。天津院在与全球第二大加氢催化剂供应商美国雅宝公司的竞争中胜出，获得为宁波一家公司采购加氢精制装置催化剂的资格，TH系列加氢催化剂由此成功打开地方炼厂市场。
  瞄准行业先进，时刻鞭策自己。同样是在2016年，基于齿球自动成型工艺的创新，天津院第二代低成本TH系列加氢催化剂完成定型。目前，在TH系列加氢催化剂“家族”中，已经拥有保护剂、精制剂、裂化剂、预加氢剂等四大类十余种不同的牌号，并且“家族”仍在不断壮大。
  绿色守护未来成套技术“量体裁衣”
  产值稳步增长，能耗不升反降；产业疾速快跑，碧海蓝天依旧。在TH系列加氢催化剂研发过程中，天津院高度重视节能降耗与环保，不断优化制备工艺，以清洁的有机碳氢化合物取代了废气、废水等对环境的污染，做到生产工艺流程简单及废水、废渣零排放。
  在不断探索中，天津院现已走出一条生态保护与产业发展并举的绿色发展之路。
  TH系列加氢催化剂及成套技术成功实现工业应用，有效提升了中国海油在清洁油品生产方面的技术水平，为产品的升级换代、结构调整与整体市场竞争力的提升提供了有力的技术支撑。目前，TH系列加氢催化剂可分别针对多种原料油进行“量体裁衣”，提供专用催化剂及成套技术，在国内外具有广阔的应用前景。