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[中国石化新闻网2015-11-09]分子筛作为一种活性组元,是催化裂化催化剂的核心。石科院从分子筛的超稳改性方面进行了大量研究,在国际上首次实现气相超稳分子筛的连续化、工业化、绿色化生产,显著提高了催化裂化催化剂的性能,创造了可观的经济效益和社会效益。该技术由石科院与济南分公司、催化剂有限公司共同承担,获得中国石化科技进步一等奖。
新工艺让分子筛性能超群
Y型分子筛作为催化裂化催化剂的活性组元,已经使用了几十年,常规采用水热法、化学法进行超稳化改性。
上世纪80年代开始,石科院科研人员开展了新型气相法制备超稳Y型分子筛的实验室研发工作,在大量基础研究的基础上,使用间歇性的气相超稳工艺开发出一种超稳Y型分子筛,以此为活性组元,生产出公斤级的HSC-1催化裂化催化剂。通过小试和中试评价,该催化剂显示出优异的水热稳定性和重油裂化能力,各项性能远远超过常规方法生产的分子筛催化剂产品,可大幅度提高汽油收率。
在实验室取得满意的数据后,科研人员马上致力于工业应用研究。但催化剂连续化工业生产的难题,困扰了他们很多年。
实验室制备这种分子筛采用间歇性的气相超稳工艺,需要繁杂的人工操作,诸如加料、卸料及长时间吹扫管线等,人工劳动强度大,生产效率低。另外,过量的原料还容易造成环境污染和设备腐蚀。
如何能将性能优良的气相超稳分子筛实现工业化生产,并在催化裂化催化剂生产中进行推广,成为科研人员亟待破解的一道难题。
攻克工业化生产的国际难题
“这种新型超稳分子筛技术没有工业化应用的先例,我们只能摸着石头过河,一步步尝试,用无数的失败实验数据摸索出一条通向成功的道路。”石科院的科研人员介绍了当时的困境。
科研人员选定催化剂齐鲁分公司一套催化剂生产装置进行研究,掌握分子筛制备工艺及设备情况,根据新型分子筛的特性,经过大量试验,设计出一条适用于工业化生产的连续化超稳分子筛反应工艺。又根据实际生产需求,制造出配套的反应器、分子筛回收设备和废气回收装置。
“那段时间,我们课题组几乎都待在催化剂公司,与他们一起改造、调试设备。”装置开工后,生产的催化剂性能达到要求,参与科研攻关的人员都兴高采烈。但高兴劲儿还没过去,装置就出现了问题——运行不稳,经常停车。科研人员又对工艺进行重新优化设计,对设备进行第二次“大手术”。再次开车后,装置又跟他们开了一个玩笑:虽然实现了连续化生产,但分子筛产品性能却达不到设计要求。科研人员又马不停蹄地优化设计,找出最优的工艺条件,进行第三次改造,最终实现了产品性能和连续化生产双达标。
环境与经济效益双丰收
随着环保法规的日益严苛,生产过程清洁化成了悬在催化裂化催化剂生产企业头顶的达摩克利斯之剑,高氨氮废水的处理不但费用高而且能耗高。而气象超稳分子筛具有一个令科研人员引以为傲的特点——绿色环保。“生产过程不产生氨氮污染,实现了分子筛催化剂生产全程无铵化,环境更加友好。”科研人员说。
由于简化了生产过程,不需多次进行交换、过滤、焙烧等工序,分子筛制备流程得到简化,降低了催化剂的生产成本,提高了市场竞争力。
2009年7月,济南分公司使用HSC-1催化剂开展首次工业应用试验,与以往催化剂相比,使用HSC-1催化剂后,装置汽油产率提高3.66%,油浆产率下降1.02%,总液收率增加0.74%,每吨催化原料增加效益32.5元,2010年新增利润3817万元。
工业试验的成功打开了这种连续化气相新型超稳分子筛的销路,目前这种分子筛已成为催化剂齐鲁分公司的主打产品,使用这种分子筛制备的催化剂已推广应用至国内外数十套催化裂化装置,为炼厂适应汽柴比不断提高的市场变化提供了高效可靠的技术支撑。
