加氢裂化催化剂的技术进展探讨

加氢裂化催化剂的技术进展探讨

夏鹿

中石油广东石化公司广东揭阳515200

摘要：目前我国炼化原料的重质化、劣质化日趋严重，为了有效地改善这一问题，引入了加氢裂化技术。利用此技术对重质油、劣质油等进行轻质化和清洁化处理。加氢裂化技术也因此受到国内外炼油和石化行业高度地关注。本文主要分析了加氢裂化催化剂技术的进展，并对加氢裂化催化剂技术的发展趋势做了初步探索。

关键词：加氢；裂化；催化剂

引言

加氢裂化技术能够将各种重、劣质进料直接转化为市场急需的优质喷气燃料、柴油、润滑油基础料、化工石脑油和适合做蒸汽裂解制乙烯的尾油原料，是炼油企业调整产品结构、提升产品质量的重要手段。催化剂是加氢工艺反应的载体，也是决定反应方向、反应深度的核心因素，直接决定装置的经济效益和生产周期。基于此，做好加氢裂化催化剂的技术进展研究分析，十分重要。

1加氢裂化催化剂技术现状

加氢裂化是在高温、高氢分压和有催化剂存在的条件下，重质油经过氢解、加氢饱和、开环、异构化、加氢裂化以及缩合等一系列复杂的反应转化为高附加值的优质产品。现代化的化工和石油加工过程约90%是催化过程，也就是说90%的石油化工工艺过程需要使用催化剂。催化剂能加快化学反应的速度，但它本身并不因化学反应的结果而消耗，它亦不会改变反应的最终热力学平衡位置。加氢裂化催化剂是由加氢组分和酸性组分组成的，两者根据需要按照一定比例使加氢和裂化性能达到平衡，其作用是加速烃类混合物的加氢、裂解和异构化定向反应，从而提高反应速度和主要产品产率。加氢裂化催化剂是固体，反应物是气体、液体或气液混合相，催化反应一般均在界面上进行，属于多相催化反应。目前，随着科学技术的发展，催化剂由最初的天然片状酸性白土、粉状硅酸铝、微球硅酸铝，发展到合成硅酸铝，以及目前普遍采用的分子筛催化剂。分子筛催化剂也在随着催化裂化原料、工艺、产品需求的变化而变化，各种功能化的催化裂化催化剂不断开发成功，其活性、选择性和稳定性不断提升。分子筛催化剂中的活性分子筛组分包括X型分子筛、Y型分子筛、超稳Y型分子筛（USY）、稀土Y型分子筛（REY）和择形分子筛ZSM－5等，其他组分包括各种基质、黏结剂和助剂等[1]。根据实际需求，选择“最适合”的催化剂、工艺流程及操作模式，最大限度地满足实际生产要求，并获取最大的经济效益。选择催化剂前需要明确的信息包括：原料油性质及其变化情况，氢源和氢气平衡情况，主要目的产品和产品质量要求，装置上、下游的关系，市场对产品的需求以及变化情况，工艺流程、装置正常操作条件、允许操作的极限等。

2加氢裂化催化剂技术的发展趋势

2.1催化剂的制备研发与创新

好的催化剂制备技术，可以使催化剂得到充分地发挥其应有的性能，还会和催化剂的制造成本相关联起来。因此，可以考虑从催化剂制备技术角度进行创新与研发，尽可能地精简所使用的催化剂的生产过程，不断提升其特定生产线的自动化水平，优化生产催化剂的效率。在确保所生产的加氢裂化催化剂产品质量的基础之上，尽可能地去减少加氢裂化催化剂的生产成本，从而在国内外石油炼化催化剂市场中保持相对的竞争优势。为了能够使利润最大化，一些石油炼油厂利用加氢裂化装置对重质化原料油进行处理并希望其可以在高于原定的设计空转转速的条件下保持正常运转状态，并且在提高自身产品竞争力的同时，不妨放眼于国内外，关注催化剂研发的最新动态，

2.2不断优化氢裂化催化剂

加氢裂化技术具有原料适应性强、生产方案灵活、目的产品选择性高、产品质量好、生产过程环境友好等特点，在今后很长一段时期内加氢裂化技术仍将保持快速发展的势头。加氢裂化技术作为绿色清洁技术可以解决原料油的重质化和劣质化问题，有利于解决未来石油原料重质化劣质化的长期趋势。未来加氢裂化催化剂的发展趋势为：（1）由于原料趋向重质化和劣质化，油品中氮化合物和硫化合物含量较高，开发的加氢裂化催化剂要求具有良好的抗高硫高氮性；（2）随着社会的发展，市场对油品的需求结构发生了显著变化，柴油等中馏分油的需求量增大，重点开发多产中间馏分油的加氢裂化催化剂；（3）在新一代催化剂研发中，注重对微孔分子筛的开发和改性，使研制的催化剂具有很好的活性和稳定性等综合性能，由于微孔分子筛和介孔分子筛在酸性和孔结构上达到互补，随着介孔分子筛和微孔分子筛的结合，微孔-介孔复合材料给加氢裂化催化剂的研发带来了新的发展机遇。

2.3高中油型加氢裂化催化剂的研发

加氢裂化技术进步的核心是要尽可能地发挥出催化剂的性能。作为从事石油炼油研究的工作人员，应该坚持贯彻“探索一代、开发一代、转化一代、推广一代”的指示精神，结合新形势下国内外加氢裂化催化剂的研发动态以及市场需求变化，不断探索研发出性能更加优越的下一代加氢裂化催化剂，尤其关注高中油型加氢裂化催化剂。通过权威机构所公布的调查数据显示：进入二十一世纪以来，从国际市场的角度上考虑，喷气燃料与清洁柴油的需求量大于汽油的需求量，且此现状将会在未来的一段时间内长期保持下去。转眼于国内此领域的市场，不难发现汽油产能相对过剩，在已经生产出的汽油中催化裂化汽油所占有的比重相对比较大。就现状而言，我国应该及时响应国家的供给侧改革方针，并且有必要对石油炼油企业进行结构性调整，来满足现阶段和未来的市场需求。

2.4研发新型的加氢裂化催化剂

倘若能够成功研发出新型的加氢裂化催化剂，那么必将会推动加氢裂化工艺技术的创新。与之相呼应的是，加快对加氢裂化工艺新技术的创新与开发，也能够加速对新型加氢裂化催化剂的研发进度。经济地实现重质原油的轻质化和炼油化工技术一体化，环烷芳烃的合理、有效转化是一个关键问题，这将成为催化裂化技术再次突破的契机。通过新型催化剂和反应工艺技术的开发，使多环芳香烃选择性加氢部分饱和及环烷芳香烃的环烷环选择性开环裂化实现有效耦合，是践行“分子炼油”理念的重要途径。中国石化石油化工科学研究院（RIPP）率先从分析LCO的化学组成入手，提出了LCO选择性加氢与选择性催化裂化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃的LTAG技术[2]。工业应用结果表明，LTAG技术中加氢LCO化率大于70%。因此，通过环烷芳香烃环烷环选择性裂化催化剂的开发、反应工艺条件的精细控制，以及多环芳烃的选择性适度加氢饱和技术方面的深入研究，一定会实现环烷芳香烃的高选择性环烷环开环裂化，在“分子炼油”理念的指导下使加氢裂化技术成为炼油－化工一体化的重要桥梁，并为车用汽油质量的再次升级以及炼油向化工转型做出贡献[3]。

3结语

研究工作者在专注于研发加氢裂化新型催化剂时，也要密切关注并创新加氢裂化工艺和工程技术。研究工作者既要敢于探索，勇于创新，积极研发与加氢裂化新型催化剂特点相配套的工艺技术；又要发挥主观能动性，加强对不同加氢裂化催化剂与加氢裂化工艺的匹配与组合试验，研发出能够在最大程度上充分发挥不同催化剂特性的加氢裂化组合工艺。

参考文献：

[1]毛安国，龚剑洪.催化裂化轻循环油生产轻质芳烃的分子水平研究[J].石油炼制与化工，2014，45（7）

[2]龚剑洪，毛安国，刘晓欣，等.催化裂化轻循环油加氢-催化裂化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃（LTAG）技术[J].石油炼制与化工，2016，47（9）.

[3]龚剑洪，龙军，毛安国，等.LCO加氢-催化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃技术（LTAG）的开发[J].石油学报（石油加工），2016，32（5）.