浅谈炼油工艺中催化剂的作用

摘 要：随着世界经济的快速发展，各国对能源特别是石油的战略地位越来越重视，炼油、石油化工的核心技术是催化技术，催化技术的灵魂是催化剂，在现代炼油和化学工业中，90 %以上的化学反应是通过催化反应实现的。在催化反应中，催化裂化催化剂是石油工业消耗量最大的催化剂，国产汽油的80 %和柴油的40 %均来自催化裂化。催化剂行业的进步对促进石油化工等支柱产业的发展及保护人类生存的环境等都有极重要的作用，全球催化剂市场的需求变化也反映了这种发展趋势。

关键词：炼油 催化剂 工艺 作用

一、引言

自从1949年美国催化燃烧公司用纯铂和钯作催化剂催化燃烧有机废气以来，世界上许多国家进行VOC催化剂的开发研究。目前国外生产VOC净化催化剂的主要公司有Engelhard，Johnson Matthey，Allied Signal及UOP四家，主要以Pt、Pd等贵金属为燃烧催化剂的活性组分。国内研制的VOC净化催化剂中，根据处理的对象不同，使用贵金属作活性组分的有LY-C、NZP、JFJF型催化剂，使用复合金属氧化物作活性组分的有BMZ和PCN-1等型号。由于VOC的成分复杂，各种污染物的特性不同，任何单一的控制方法均受其去除性能、投资运行费用和适用范围的影响，治理VOC还需优化各种控制技术和开发不同控制方法的组合技术，以达到提高去除率、降低成本和减少二次污染的目的，这是目前消除VOC技术的发展方向之一。由于一种物质在混合物中的催化机理不同于该物质的单一行为，对VOC中多种物质催化燃烧机理的研究又十分缺乏，因此开发高性能、使用范围广的催化剂和对多组分VOC催化燃烧机理的探索仍是今后研究的主要任务。

二、炼油中汽油脱硫催化剂

开发可降硫的催化剂和添加剂，不仅可以减少汽油含硫，而且不损失其他产品的产率。根据以下思路开发了这种催化剂和助剂：一是更改FCC进料定硫化物裂解的反应路径生成硫化氢。这可直接减少汽油范围含硫物质的生成。二是开发对汽油沸程范围硫化物直接起作用的催化剂。三是开发汽油中硫选择性转化成焦炭的催化剂（焦炭增加，SOx排放增多）。利用适当的供氢物质使噻吩和烷基噻吩转化成四氢噻吩。带有高的氢转移活性的FCC催化剂可减少FCC汽油含硫量。高氢转移活性催化剂可促进噻吩环的饱和，生成四氢噻吩很容易裂解，释出硫化氢。开发的GSR降硫添加剂可使汽油含硫量减少15%―25%，已应用于10座炼油厂的FCC装置。开发的GFS―2000降硫催化剂，已工业应用于加工含硫质量分数2.5%的减压瓦斯油（VGO）。FCC装置使用GSR-1助剂，可使汽油含硫量减少20%，再使用GFS-2000催化剂后可使汽油含硫量进一步减少15%。GFS功能引入渣油FCC催化剂系列。尽管加工高金属污染物的常压渣油，新的催化剂消耗仍减少了20%。推出了SATURN FCC催化剂，可减少FCC汽油含硫50%以上。

三、炼油中汽油降烯烃催化剂

烯烃存在于FCC反应器最初生成的中间产物之中。烯烃可进行各种二次反应，如氢转移饱和生成烷烃。进一步裂解生成较小的烯烃，然后饱和生成相应的烷烃。中国石化石油化工科学研究院会同洛阳石油化工总厂，高桥石化公司炼油厂长岭炼化公司催化剂厂和齐鲁石化公司催化剂厂，开发了GOR-C和GOR-Q型降低FCC汽油烯烃催化剂。GOR-C催化剂在洛阳石化总厂进行的加工高钒常渣原料油工业试验表明，汽油烯烃体积分数有42.2%下降到31.6%。GOR-Q催化剂在高桥石化公司炼油厂进行的加工减压柴油惨练一定量大庆渣油的工业试验表明，汽油烯烃体积几分数由43.1%下降到34.4%实现了规定的35%以下的目标，同时，其他产率增加了0.32%，液化气产增加了2.45%，干气产下降了0.3%，油浆产率下降了1.23%。洛阳石化工程公司炼制研究所开发的LCP降烯烃助剂，在金陵石化，添加石化，锦州石化完成了工业应用试验，助剂加入量为催化剂总量的5%左右（质量分数）时，可是FCC汽油烯烃体积分数下降6%-10%辛烷值提高0.6-1个单位。在洛阳炼油试验厂第二FCC装置的工业试验也表明，FCC汽油烯烃体积分数下降12.4%，汽油辛烷值提高了2个单位。中国石化石油化工科学研究院的LGO-A降烯烃助剂在锦州石化公司催化裂化装置上的工业应用试验也表明，加入6%助剂后，汽油烯烃体积分数由56.6%下降到50%左右，汽油辛烷值稍有提高。

四、加氢催化剂

用于产品的生产和原料净化、产物精制。常用的有第Ⅷ族过渡金属元素的金属催化剂，如铂、钯、镍载体催化剂及骨架镍等，用于炔、双烯烃选择加氢，油脂加氢等；金属氧化物催化剂，如氧化铜-亚铬酸铜、氧化铝-氧化锌-氧化铬催化剂等，用于醛、酮、酯、酸及CO等的加氢；金属硫化物催化剂，如镍-钼硫化物等，用于石油炼制中的加氢精制等；络合催化剂，如RhCl[P（C6H5）3]，用于均相液相加氢。采用渣油加氢处理应脱除的杂质有硫、氮、钡、镍等金属及沥青质。一般来说，对于各自的杂脱除反应，采用选择性高的催化剂组合使用。除减压轻油加氢处理外，大部分作为FCC的前处理使用。作为FCC前处理要求脱氮、加氢、脱硫。为了适应需要，根据载体的改良，金属载体的最佳化，研制成功了KF-901.该催化剂在煤柴油处理上显示了高效性，可以说是柔性催化剂，在日本国内三个炼厂适用。减压轻油的轻度加氢裂化（MHC），在中间馏分的裂解中使用选择性高的MHC催化剂KF-1014。

五、结论

随着世界燃油规范标准的不断提高低碳炼油技术逐渐成为各大石油石化公司及企业发展过程中提升技术水平及产品质量的关键。因此，包括催化剂在内的低碳炼油技术创新和发展日益受到重视。依靠相关催化剂实现低碳生产与产品性能提升，逐渐成为石油资源高效转化和价值提升的重要控制点，同时也是企业获得高质量终端产品、提高效益的根本途径之一。石油化工研究院和中国石油大学等加氢、脱硫等低碳催化剂研发和生产正在大步前进，推动低碳炼油工业实现跨越式发展。

参考文献：

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