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近日，中石化(大連)石油化工研究院(以下簡稱中石化大連院)牽頭完成的“活性氧化鋁晶面控制關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及在柴油質(zhì)量升級中的應(yīng)用”項目獲中國化工學會科技進步一等獎。該項目開發(fā)的高活性柴油加氫催化劑，能夠滿足長周期生產(chǎn)國Ⅵ質(zhì)量標準柴油的需求，為應(yīng)用企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟和社會效益。
目前，國內(nèi)車用柴油執(zhí)行國Ⅵ質(zhì)量標準，在硫含量不大于10ppm的基礎(chǔ)上，進一步要求多環(huán)芳烴含量不高于7%，未來清潔車用柴油質(zhì)量標準中多環(huán)芳烴含量會進一步下降。但在柴油加氫反應(yīng)過程中受反應(yīng)熱力學平衡的影響，生產(chǎn)高質(zhì)量標準車用柴油會對柴油加氫處理裝置的運行周期造成不利影響。
由中石化大連院高級專家郭蓉領(lǐng)銜的項目團隊根據(jù)當前柴油質(zhì)量升級面臨深度脫硫、多環(huán)芳烴飽和與工業(yè)裝置運行周期的矛盾性問題，以催化材料創(chuàng)新為抓手，通過氧化鋁前驅(qū)體的可控性“離子緩釋”“能量消減”手段，創(chuàng)建了氧化鋁晶面調(diào)控策略及活性氧化鋁物性深度調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)，為新型氧化鋁載體及催化材料的開發(fā)提供了重要支撐，進一步將新型氧化鋁載體成功應(yīng)用于柴油加氫處理催化劑的開發(fā)，推動了工業(yè)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新。
郭蓉介紹，實現(xiàn)低成本柴油質(zhì)量升級，需要解決的關(guān)鍵性問題是提高裝置的運行周期。而催化劑長周期穩(wěn)定運行的本質(zhì)是降低運行過程中的催化劑積碳速率。確定這一研究目標后，郭蓉帶領(lǐng)項目團隊從催化材料基礎(chǔ)研究入手，通過配位劑的引入，干預(yù)并引導(dǎo)鋁氧前驅(qū)體的生長行為，研制出具有酸堿兩性氧化鋁晶粒材料。
隨后，項目團隊通過延遲鋁氧前驅(qū)體的化學轉(zhuǎn)化歷程，提高鋁離子在液相中重組反應(yīng)的勢壘，首次獲得遠高于常規(guī)工業(yè)氧化鋁B酸含量的正八面體氧化鋁晶粒。該團隊將其引入到柴油加氫催化劑的開發(fā)中，利用其形成的“酸島”效應(yīng)，構(gòu)筑加氫催化劑酸性位—金屬硫化物相鄰雙功能活性中心結(jié)構(gòu)，加快多環(huán)芳烴及雜原子化合物吸附—加氫—脫附速率，降低其在酸性位表面吸附—縮聚反應(yīng)的發(fā)生，從而減少積碳生成，實現(xiàn)了催化劑活性相的定向構(gòu)建及精細調(diào)控，使催化劑具備超深度加氫及高活性穩(wěn)定性雙重功能。最終，項目團隊開發(fā)的催化劑相對脫硫活性提高67%，滿足了工業(yè)裝置長周期穩(wěn)定運行的需求。
截至目前，該項目已申請國內(nèi)外發(fā)明專利51件，獲授權(quán)21件，PCT國際專利已在美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)展開布局。在工業(yè)應(yīng)用方面，項目團隊開發(fā)的催化劑已在國內(nèi)60余套次、國外5套柴油加氫裝置成功應(yīng)用，總加工能力超過6000萬噸/年。此外，該催化劑在俄羅斯等國家也成功應(yīng)用，為“一帶一路”倡議的實施添磚加瓦，標志著我國柴油質(zhì)量升級技術(shù)跨入國際領(lǐng)先行列，提高了我國加氫技術(shù)在國際上的影響力。
加強基礎(chǔ)研發(fā)是推動工業(yè)技術(shù)進步的核心。郭蓉表示，未來項目團隊將進一步對催化材料與活性相調(diào)控等進行深入研究，將氧化鋁材料及晶面調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)進行平臺化開發(fā)，拓寬催化材料的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
