油品升級(jí)的催化“杠桿”探索中前行

　　—訪(fǎng)石油化工科學(xué)研究院院長(zhǎng)龍軍

　　在我國(guó)掀起的“環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)”中，催化劑的作用凸顯出來(lái)，它在整個(gè)油品升級(jí)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。

　　霧霾天氣的困擾急劇增加，國(guó)家相關(guān)部門(mén)不得不在環(huán)境治理上發(fā)力。國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議制定下油品質(zhì)量升級(jí)時(shí)間表后，我國(guó)煉油企業(yè)絲毫不敢怠慢，不遺余力向目標(biāo)奮進(jìn)。

　　在這場(chǎng)“環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)”中，實(shí)現(xiàn)石油高效轉(zhuǎn)化和清潔利用的重要推手—催化劑的作用就凸顯出來(lái)。它在整個(gè)油品升級(jí)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。就此，本刊記者專(zhuān)門(mén)采訪(fǎng)了石油化工科學(xué)研究院院長(zhǎng)龍軍。

　　彰顯技術(shù)魅力

　　中國(guó)石油石化：龍?jiān)洪L(zhǎng)，您好！在我國(guó)油品升級(jí)時(shí)間越來(lái)越緊迫的當(dāng)下，各大煉油企業(yè)都在想方設(shè)法向更加清潔的油品生產(chǎn)目標(biāo)邁進(jìn)。在這項(xiàng)工作當(dāng)中，您覺(jué)得催化劑究竟扮演了什么樣的角色，催化劑技術(shù)的研發(fā)又該發(fā)揮出怎樣的作用？

　　龍軍：石油煉制離不開(kāi)催化劑，油品質(zhì)量升級(jí)更與催化劑的活性與選擇性等息息相關(guān)。石油煉制過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)需要消耗相當(dāng)?shù)哪芰?催化劑的作用就在于能有效地降低反應(yīng)的能壘。因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的能壘越高，需要的能量就越多，煉油企業(yè)的能耗就越大。而性能優(yōu)良的催化劑，既能降低企業(yè)能耗，又能提高煉制過(guò)程的選擇性,有利于煉油企業(yè)生產(chǎn)出更加符合環(huán)保要求的產(chǎn)品。

　　目前，我國(guó)現(xiàn)代煉油廠(chǎng)全技術(shù)流程中各類(lèi)石油煉制技術(shù)總共近60個(gè)，其中70%以上是化學(xué)過(guò)程，而化學(xué)煉制技術(shù)中大多數(shù)是需要使用催化劑的催化化學(xué)過(guò)程。由此足見(jiàn)催化劑在我國(guó)煉油技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展過(guò)程中的重要作用。實(shí)現(xiàn)油品質(zhì)量升級(jí)，各類(lèi)煉油新催化劑發(fā)揮了中流砥柱的關(guān)鍵支撐作用。

　　中國(guó)石油石化：既然催化劑在我國(guó)油品升級(jí)過(guò)程中發(fā)揮的作用如此重大，那這是否意味著伴隨我國(guó)油品升級(jí)步伐的加快，催化劑技術(shù)也要經(jīng)歷一個(gè)艱難的升級(jí)過(guò)程？

　　龍軍：是這樣。我國(guó)20世紀(jì)末開(kāi)始啟動(dòng)車(chē)用油品清潔化進(jìn)程，陸續(xù)制定了清潔汽柴油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)定了嚴(yán)格的實(shí)施時(shí)間。由于裝置構(gòu)成等原因，煉油企業(yè)供應(yīng)清潔油品存在先天不足，依靠新建裝置一方面投資巨大，另一方面建設(shè)周期太長(zhǎng)，因此必須立足自主技術(shù)創(chuàng)新，以較少投資、較低成本和較短時(shí)間走出一條符合中國(guó)國(guó)情的油品質(zhì)量升級(jí)之路。以汽油為例，無(wú)論是降低烯烴還是降硫，都首先依賴(lài)催化劑的升級(jí)換代。支撐油品質(zhì)量升級(jí)，催化劑技術(shù)必須領(lǐng)先一步。這是一個(gè)充滿(mǎn)艱辛和挑戰(zhàn)的自主創(chuàng)新過(guò)程。

　　石科院作為煉油技術(shù)創(chuàng)新的主力軍，始終堅(jiān)持以滿(mǎn)足中國(guó)煉油工業(yè)發(fā)展的技術(shù)需求為己任。在進(jìn)入新世紀(jì)煉油企業(yè)遭遇油品質(zhì)量升級(jí)的巨大壓力下，舉全院之力，完全依靠自主技術(shù)創(chuàng)新，成功開(kāi)發(fā)出符合中國(guó)煉油裝置特點(diǎn)、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的清潔汽柴油低成本生產(chǎn)成套技術(shù)，并獲得廣泛應(yīng)用，使中國(guó)石化煉油企業(yè)在重大挑戰(zhàn)面前，以較少投資、較低成本并在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了汽油質(zhì)量升級(jí)，用10年時(shí)間走完了西方發(fā)達(dá)國(guó)家用二三十年完成的油品質(zhì)量升級(jí)之路。

　　以京V汽油為例，2012年中國(guó)石化燕山石化、齊魯石化、滄州石化生產(chǎn)硫含量小于10ppm清潔汽油特供北京市，其中95%以上汽油是應(yīng)用石科院開(kāi)發(fā)的汽油降硫技術(shù)生產(chǎn)的。

　　探索中前行

　　中國(guó)石油石化：貴院為配合我國(guó)油品升級(jí)工作，在催化劑的研發(fā)方面做出了哪些努力，取得了怎樣的成效？

　　龍軍：在油品升級(jí)過(guò)程中，我們遇到的第一個(gè)難題是降烯烴。由于歷史原因，我國(guó)原油性質(zhì)特殊，與歐美以催化裂化、催化重整、烷基化等多種煉油技術(shù)生產(chǎn)汽油不同，中國(guó)以催化裂化為主生產(chǎn)汽油，導(dǎo)致我國(guó)汽油烯烴含量居高不下。1999年制定的GB179302-1999車(chē)用清潔汽油標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汽油烯烴含量不得大于35%，而同年由國(guó)家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)全國(guó)各煉油廠(chǎng)普查的結(jié)果卻是，在生產(chǎn)的各類(lèi)汽油中，平均烯烴含量為43%，烯烴含量超過(guò)35%的占80%，個(gè)別汽油烯烴含量高達(dá)75%。

　　這是史無(wú)前例的挑戰(zhàn)。之所以這樣說(shuō)是因?yàn)槲鞣絿?guó)家汽油池中催化裂化汽油的比例比我國(guó)低得多。因此，西方國(guó)家不存在汽油降烯烴的問(wèn)題。我們無(wú)先例可循，必須完全立足自主技術(shù)解決問(wèn)題。對(duì)此，石科院首先提煉出催化裂化汽油降烯烴技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需解決的科學(xué)問(wèn)題，然后通過(guò)開(kāi)展導(dǎo)向型基礎(chǔ)研究，加深對(duì)石油烴分子催化裂化反應(yīng)化學(xué)的認(rèn)識(shí)，由此啟發(fā)科研人員產(chǎn)生降低汽油烯烴的技術(shù)創(chuàng)新思路模式。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)、中型試驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)，最終開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MIP技術(shù)，使汽油中的烯烴含量下降到35%左右。2003年,中國(guó)煉油工業(yè)又面臨環(huán)保法規(guī)進(jìn)一步升級(jí)與經(jīng)濟(jì)效益普遍滑坡雙重壓力，我國(guó)煉油企業(yè)迫切需要不但能深度降低汽油烯烴,同時(shí)還能增產(chǎn)高價(jià)值丙烯少產(chǎn)低價(jià)值干氣以提高經(jīng)濟(jì)效益的創(chuàng)新技術(shù)。因此，我們又通過(guò)導(dǎo)向性基礎(chǔ)研究，創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)思路，開(kāi)發(fā)出MIP-CGP技術(shù)和專(zhuān)用催化劑，使汽油烯烴既能進(jìn)一步降低到18%以下，又能多生產(chǎn)出高價(jià)值的丙烯、少產(chǎn)出低價(jià)值干氣，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　MIP、MIP-CGP技術(shù)分別獲得2004和2006年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，并獲得量大面廣的工業(yè)應(yīng)用。到目前為止，國(guó)內(nèi)煉油企業(yè)采用MIP、MIP-CGP的催化裂化裝置總加工量已超過(guò)國(guó)內(nèi)催化裂化能力的一半以上。

　　開(kāi)拓中發(fā)展

　　中國(guó)石油石化：如果降烯烴是催化劑研發(fā)和生產(chǎn)單位在油品升級(jí)路上遇到的第一只“攔路虎”，那么此后你們又遇到了哪些挑戰(zhàn)，是如何攻克的？

　　龍軍：仍以清潔汽油生產(chǎn)為例，清潔汽油質(zhì)量升級(jí)除了需要降烯烴外還要降硫。這是我們遇到的第二個(gè)挑戰(zhàn)。隨著清潔汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，汽油中硫含量由原來(lái)不大于1000微克/克（國(guó)Ⅰ），要逐步降低至10微克/克以下（國(guó)V）,指標(biāo)越來(lái)越高，難度也越來(lái)越大。但是，經(jīng)過(guò)大家的努力，取得了豐碩的成果。

　　比如，我們研發(fā)的RSDS催化加氫脫硫技術(shù)是一項(xiàng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)。第一代RSDS催化劑技術(shù)于2003年在中國(guó)石化上海分公司和長(zhǎng)嶺分公司成功地進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，平均脫硫率達(dá)91.4%、產(chǎn)品硫含量36微克/克、抗爆指數(shù)損失1.3、液收100%。第二代RSDS催化劑技術(shù)同第一代相比，相同脫硫率下烯烴飽和率下降40%左右，具有更好的脫硫和保持汽油辛烷值的能力，已在多套裝置上得到成功的工業(yè)應(yīng)用，達(dá)到預(yù)期效果。

　　在石科院開(kāi)發(fā)的諸多脫硫技術(shù)中，值得一提的還有S-Zorb催化劑技術(shù)。中國(guó)石化2007年從美國(guó)康菲公司買(mǎi)斷了S-Zorb吸附脫硫技術(shù)，并把該技術(shù)作為煉油企業(yè)汽油質(zhì)量升級(jí)的一個(gè)重要措施。但遺憾的是，與該技術(shù)相配套的專(zhuān)用催化劑技術(shù)卻掌握在國(guó)外另一家催化劑公司手中，不對(duì)中國(guó)石化轉(zhuǎn)讓。

　　為此，石科院專(zhuān)門(mén)成立自主研發(fā)S-Zorb催化劑技術(shù)的科研團(tuán)隊(duì)，潛心鉆研，在獲得深度脫硫的同時(shí)保持辛烷值的技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)思，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出升級(jí)版的專(zhuān)用催化劑。該催化劑在我國(guó)多套S-Zorb工業(yè)裝置上的應(yīng)用結(jié)果表明，整體性能優(yōu)于國(guó)外催化劑。

　　創(chuàng)新沒(méi)有止境

　　中國(guó)石油石化：目前，我國(guó)催化劑技術(shù)支持各煉油企業(yè)將汽柴油產(chǎn)品升級(jí)到國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完全沒(méi)有問(wèn)題了。接下來(lái)，貴院的重點(diǎn)工作會(huì)是什么呢？

　　龍軍：為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、滿(mǎn)足人民群眾的需要，我國(guó)石油煉制工業(yè)還有較大的發(fā)展空間和戰(zhàn)略機(jī)遇，但預(yù)計(jì)要應(yīng)對(duì)許多諸如劣質(zhì)原油加工、重質(zhì)渣油高效轉(zhuǎn)化、清潔燃料生產(chǎn)、綠色低碳煉制、高價(jià)值石油產(chǎn)品生產(chǎn)等挑戰(zhàn)，這些都會(huì)對(duì)石油煉制科技界技術(shù)創(chuàng)新包括催化劑技術(shù)創(chuàng)新不斷提出新的課題。

來(lái)源：中國(guó)石油石化 　

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