一项技术的发明,推动了炼油领域加氢技术的重大进步,支撑了我国柴油质量升级,在该领域实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。这就是荣膺2019年度国家技术发明二等奖,由中国石化石油化工科学研究院、燕山石化、九江石化联合研发并实现工业化生产的活性相定向构建及复杂反应分级强化的柴油高效清洁化关键技术。
致力提升油品质量
一提起柴油,大家就会联想到马路上所到之处总是黑烟滚滚、气味呛人的柴油车。然而,不能忽视的是柴油占油品消费总量的40%,是重要的交通运输燃料,给人类生活带来了极大便利。柴油中硫和多环芳烃燃烧形成的排放物会污染人类赖以生存的大气环境,为此,国内外都在不断加快柴油质量标准升级步伐。
我国于2019年实施的国Ⅵ柴油标准要求硫含量不大于10毫克/千克,这相当于给在柴油清洁化过程发挥核心作用的加氢技术提出了挑战。同时,我国对二次加工原料的加工需求也在与日俱增,劣质原料使传统加氢技术难以兼顾超深度脱硫和芳烃高效饱和的双重要求,柴油清洁化技术升级的必要性和紧迫性随之进一步凸显。
为进一步减少柴油的污染排放,提升油品质量,中国石化石油化工科学研究院、燕山石化、九江石化联合立项,以高效生产低硫低芳烃清洁柴油为主要目的,致力于共同研究解决柴油的清洁化生产。
发现清洁生产奥秘
众所周知,常规精制过程存在无法兼顾超深度脱硫和多环芳烃高效饱和的突出矛盾。如何既脱硫,又确保芳烃的饱和度,这是一道摆在联合攻关组面前的难题。他们从2013年的工业试验开始,经过不断摸索研究,终于发现了柴油清洁生产的奥秘并认识到,优先脱除氮化物才是协调上述矛盾的关键。在此基础上,他们创新开发了强化多环芳烃深度饱和的RTS工艺,实现了“一箭双雕”的目的。
RTS工艺是先高温优先脱除氮化物,再低温实现超深度脱硫和多环芳烃深度饱和,可以在强化多环芳烃深度饱和的同时,确保超深度脱硫的目标,从而实现了柴油高效清洁化生产。
在进一步的探索中,联合攻关组发现在RTS工艺中的高温反应区,存在部分催化剂失活过快的难题。研究发现,金属—载体相互作用是影响催化剂稳定性的关键因素。随后,联合攻关组建立了相关数据库,实现了精细调控,发明了活性相稳定技术和高稳定催化剂,催化性能优于国内外同类催化剂。
此外,他们还发明了定向控制金属前驱物结构的活性相构建技术,以多金属氧酸盐体系合成方法构建了高活性的活性相结构,实现了加氢催化剂活性的控制。
综上所述,强化多环芳烃深度饱和的RTS工艺,定向控制金属前驱物结构的活性相构建技术,以及精细控制金属—载体相互作用的活性相稳定技术及催化剂是该项柴油高效清洁化关键技术的三大亮点。
工业应用成果丰硕
该项柴油高效清洁化关键技术的三大亮点,使工业装置运转周期延长30%以上,生产效率得到大幅提高;同时还可以加工常规加氢精制技术无法处理的劣质原料,对石油资源劣质化加剧以及环保要求日益严格下的柴油质量升级奠定了技术基础。
“在我们120万吨/年柴油加氢精制应用了该项技术成果后,柴油硫含量由2017年的50ppm降低至现在的10ppm,应用效果十分稳定。”九江石化炼油运行二部副部长罗凯介绍说。
该技术成果受到业内一致好评, 形成了具有国际先进水平的高活性高稳定性柴油加氢催化剂和柴油高效清洁化生产工艺,解决了传统加氢技术采用劣质原料难以直接生产满足国Ⅵ柴油质量标准产品的难题,实现了清洁柴油的低成本、高效率、长周期生产,支撑了我国的柴油质量升级,已获授权中国发明专利15项,省部级科技进步一等奖1项、技术创新二等奖1项。
目前,该项柴油清洁化关键技术已在国内24套工业装置上实现工业应用,总加工能力超过4000万吨/年,年经济效益约9亿元,具有良好的经济效益和社会效益。
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