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      鉑錸重整催化劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

      2024-01-09 09:50:14王雷張雷藺慧杰冀成慶熊文良黃焜
      礦產(chǎn)綜合利用 2023年6期
      關(guān)鍵詞:重整金屬催化劑

      王雷 ,張雷 ,藺慧杰 ,冀成慶 ,熊文良 ,黃焜

      (1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司,遼河油田分公司新能源事業(yè)部,遼寧 盤(pán)錦 124099;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局稀土資源應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心,四川 成都 610041;3.北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院,北京 100083)

      石油煉化技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于催化技術(shù)的發(fā)展,而催化技術(shù)的核心是催化劑。我國(guó)煉油催化劑行業(yè)是隨著原油加工技術(shù)需求的不斷提升而發(fā)展起來(lái),從20 世紀(jì)后半葉以來(lái),我國(guó)煉油業(yè)經(jīng)過(guò)幾次較大的改革重組和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,發(fā)展速度明顯加快,伴隨著煉油行業(yè)的發(fā)展,催化劑技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。本文以石油化工行業(yè)為切入點(diǎn),重點(diǎn)介紹行業(yè)中含鉑錸重整催化劑的發(fā)展歷程。

      1 石油冶煉相關(guān)催化劑

      1.1 石油煉制工藝

      石油被稱為工業(yè)血液,主要由液態(tài)、氣態(tài)的烴類物質(zhì)組成;原油的元素組成一般由:C 占比約80%~85%,H 占比約10%~15%,O 含量約1%左右以及少量的N 元素;其余雜質(zhì)元素主要有硫及微量的金屬元素等。石油化工產(chǎn)品主要是汽油、柴油、煤油等燃料用油,其次是苯、滌綸、橡膠等化工產(chǎn)品。其中燃料用油是石油煉制過(guò)程中產(chǎn)能最大。需求量最高的產(chǎn)品,石油煉制的出油率一般在65%~80%之間,油品較好的原油出油率可以達(dá)到85%。

      石油在冶煉過(guò)程中主要有常壓蒸餾與減壓蒸餾兩大過(guò)程,其中常壓蒸餾一般在350 ℃以下進(jìn)行,蒸餾出的組分經(jīng)分離可直接得到汽油、苯、滌綸、煤油、輕柴油等產(chǎn)品,但一般石油中常壓蒸餾分離的組分一般不超過(guò)20%,大量的重質(zhì)原油(C20以上烴類物質(zhì))需經(jīng)減壓蒸餾及催化裂解后才能生產(chǎn)出汽油、柴油等石油制品。催化劑不僅可以加快石油裂解的速度,不同類型的催化劑可以有效調(diào)節(jié)各產(chǎn)品之間的比例,所以整個(gè)石油化工行業(yè)的發(fā)展催化劑起到至關(guān)重要的作用。目前石油冶煉過(guò)程中所使用的催化劑種類主要可分為三類:脫硫(除雜)催化劑、加氫(脫氫)催化劑、重整催化劑。

      1.2 石油煉制催化劑

      在石油煉制過(guò)程中,除雜催化劑主要用于去除原油中硫、磷、鐵等有害雜質(zhì)。加氫(脫氫)催化劑主要用來(lái)調(diào)整油品中烷烴與烯烴的比例,一般原油中烯烴比例可達(dá)到40%以上,而燃料用油的成分以烷烴、環(huán)烷烴為主,經(jīng)加氫后可將石油中烯烴比例降低至30%以下,用以生產(chǎn)燃料用油。裂解催化劑主要是針對(duì)經(jīng)常壓蒸餾后剩余的重質(zhì)油組分,由于重質(zhì)油組分占原油整體的80%以上,為提高燃料用油的產(chǎn)量產(chǎn)率,必須對(duì)重質(zhì)油進(jìn)行重整處理。在重整催化劑的作用下,將汽油餾分的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新整理,使辛烷值低的烴類轉(zhuǎn)化成辛烷值高的烴,這種涉及改變分子結(jié)構(gòu)的方法叫做重整反應(yīng)[1]。

      鉑錸重整催化劑是目前應(yīng)用最為廣泛的重整催化劑,催化劑中起鉑主要起催化作用,錸的主要作用是減少或防止金屬組分“凝聚”,提高了催化劑的容碳能力和穩(wěn)定性,延長(zhǎng)催化劑使用壽命,使用于固定床反應(yīng)器,工業(yè)用鉑錸催化劑中鉑錸含量一般在1∶1~1∶2 之間。

      含錸催化劑可適用于低壓、高溫、低氫油比等苛刻條件,有利于重整生成芳烴的化學(xué)反應(yīng)。在苛刻條件下,含錸催化劑的穩(wěn)定性和選擇性均較好,其活性下降的速度只有鉑催化劑的1/5,芳烴轉(zhuǎn)化率超過(guò)100%,最高達(dá)到130%,且液體收率于氫氣純度都較高,汽油的辛烷值RON 可高達(dá)100。其使用壽命也較長(zhǎng),為鉑族催化劑的2~4 倍,一般可達(dá)到5 年以上[2]。

      1.3 重整催化劑發(fā)展過(guò)程

      第一階段:1940—1949 年。1940 年在美國(guó)建成了第一套以氧化鉬/氧化鋁作催化劑的催化重整裝置,以后又有使用氧化鉻/氧化鋁作催化劑的工業(yè)裝置。這類過(guò)程亦稱臨氫催化重整過(guò)程,可以生產(chǎn)辛烷值達(dá)80 左右的汽油。這個(gè)過(guò)程有較大的缺點(diǎn):催化劑的活性不高,反應(yīng)周期短,處理能力小,操作費(fèi)用大。因此,在第二次世界大戰(zhàn)后,臨氫重整就停止了發(fā)展。

      第二階段:1949 年美國(guó)環(huán)球油品公司(UOP)開(kāi)發(fā)出含鉑重整催化劑,并建成和投產(chǎn)第一套鉑重整工業(yè)裝置,開(kāi)始了催化重整的大發(fā)展時(shí)期[3]。Pt/Al2O3 催化劑活性高,穩(wěn)定性好,選擇性好,液體產(chǎn)物收率高,并且反應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng),一般可連續(xù)生產(chǎn)半年以上不需要再生[4]。自第一套鉑重整裝置投產(chǎn)后的20 年間,鉑催化劑的性能不斷有所改變,工藝技術(shù)也相應(yīng)地有所發(fā)展。

      第三階段:1967 年雪弗隆研究公司發(fā)明鉑錸/氧化鋁雙金屬重整催化劑并投入工業(yè)應(yīng)用,稱為錸重整過(guò)程[5]。自此開(kāi)始了雙金屬和多金屬重整催化劑及與其相關(guān)的工藝技術(shù)發(fā)展的時(shí)期,并逐漸取代了鉑催化劑。鉑錸催化劑的突出優(yōu)點(diǎn)是容炭能力強(qiáng),有較高的穩(wěn)定性。因此可以在較高的溫度和較低的氫分壓下操作而保持良好的活性,從而提高了重整汽油的辛烷值,而且汽油、芳烴和氫氣的產(chǎn)率也較高。在使用鉑錸催化劑時(shí)仍廣泛采用固定床反應(yīng)器及半再生式流程,近年來(lái)則較多的采用移動(dòng)床連續(xù)再生式的連續(xù)重整流程[6]。除了鉑錸催化劑外,近年來(lái)工業(yè)上也廣泛采用鉑錫重整催化劑,這類催化劑主要是用于連續(xù)重整裝置。

      1.4 我國(guó)石油重整催化劑發(fā)展

      降低烯烴和硫含量并保持較高的辛烷值是我國(guó)煉油廠生產(chǎn)清潔汽油所面臨的主要問(wèn)題,在解決這個(gè)矛盾中重整催化劑發(fā)揮重要作用。

      相比于西方國(guó)家,我國(guó)的催化重整技術(shù)起步較晚,自1960 年大慶油田建設(shè)開(kāi)始,我國(guó)石油行業(yè)催化重整技術(shù)也開(kāi)始快速發(fā)展。1967 年,我國(guó)第一套催化重整工業(yè)生產(chǎn)裝置在大慶建成投產(chǎn)。70 年代后,我國(guó)相繼開(kāi)發(fā)成功了3741,3752,CB-4 等雙金屬重整催化劑[7]。80 年代,中國(guó)石油化工科學(xué)研究院(RIPP)和撫順石油化工研究院先后開(kāi)發(fā)出CB-5、CB-6、CB-7、CB-8 鉑錸雙金屬催化劑和PS-Ⅵ鉑錫系列催化劑[8-9]。

      1986 年,我國(guó)第一個(gè)連續(xù)重整催化加3861 工業(yè)放大成功。1994 年,GCR-10 催化劑在中石化廣州石化總廠使用UOP 技術(shù)的連續(xù)重整裝置上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。由RIPP 研發(fā),中石化長(zhǎng)嶺分公司工業(yè)化生產(chǎn)的PS-Ⅶ型連續(xù)重整催化劑采用高鉑含量,高Sn/Pt 比,高比表面積和兩步浸漬法,并添加了A、B 助劑,具有高選擇性,低積炭率和高穩(wěn)定性。2001 年6 月,中石化長(zhǎng)嶺煉化公司500 kt/a低壓組合床重整裝置全流程開(kāi)車一次成功[10-12]。

      2 重整催化劑制備及應(yīng)用

      2.1 制備工藝

      目前應(yīng)用于催化重整的催化劑主要有兩類:一類是過(guò)渡金屬類催化劑,主要包括銅基催化劑、鎳基催化劑等。另一類是貴金屬催化劑,典型的代表是Pt-Re/Al2O3、Pt-Re-Ir/Al2O3、Pt-Sn/Al2O3和Pt-Ir/Al2O3催化劑等;鉑系雙功能催化劑,一般采用浸漬法制成[13-16]。

      含錸催化劑制備工藝一般為,先制取一種宏觀物性(強(qiáng)度、雜質(zhì)含量)和微觀結(jié)構(gòu)(孔容、孔徑、比表面、孔徑分布等)合適的活性氧化鋁載體,然后將活性金屬組元加到載體中,并調(diào)節(jié)催化劑酸性組分等,不同牌號(hào)的催化劑有不同的制取方法。

      浸漬法是經(jīng)典的重整催化劑制取方法。該方法將制備好的催化劑載體(活性氧化鋁等)按一定液固比浸漬在配制好所需濃度的高錸酸、氯鉑酸溶液中,使金屬活性組分均勻地?cái)U(kuò)散到催化劑微孔結(jié)構(gòu)中。為使浸漬更均勻,可采用真空浸漬法或加入適當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)吸附劑(如三氯乙酸等)。浸漬后的鉑-錸催化劑經(jīng)干燥、趕三氯乙酸后,在活化爐內(nèi)進(jìn)行焙燒活化。焙燒活化是在流動(dòng)空氣氣氛下逐步將爐溫升至所需溫度,并在一定溫度下恒溫一段時(shí)間,然后降溫出爐即制得氧化態(tài)的鉑-錸催化劑,催化劑成品經(jīng)密封干燥后保存。

      以純高錸酸、氯鉑酸為關(guān)鍵原料生產(chǎn)鉑-錸重整煉油催化劑和含錸廢氣凈化

      催化劑的過(guò)程。鉑錸重整催化劑用于生產(chǎn)高辛烷汽油和重要的芳烴(苯、甲苯、二甲苯)化工原料。鉑-錸催化劑的容碳能力為單鉑催化劑的3~4 倍,穩(wěn)定性(壽命)為單鉑催化劑的2 倍以上,能使裝置在較低壓力和較高速度下操作。

      美國(guó)雪弗隆(Chevron)公司于60 年代首先開(kāi)發(fā)出鉑-錸催化劑,中國(guó)也于1974 年開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出鉑-錸催化劑,用于取代鉑單金屬催化重整催化劑[17]。以后,世界的一些國(guó)家都在致力于發(fā)展性能更好的鉑-錸催化劑,它們主要通過(guò)改進(jìn)催化劑載體活性氧化鋁的質(zhì)量,調(diào)節(jié)催化劑酸性及金屬活性組元來(lái)提高催化劑的活性和穩(wěn)定性(壽命)。新型的鉑-錸催化劑有向錸鉑比由1 提高到2 以上的趨勢(shì)發(fā)展。由于催化劑中鉑含量的大量減少,導(dǎo)致催化劑成本大幅度下降。在20 世紀(jì)90 年代,美國(guó)有約90%、中國(guó)有約80%重整裝置采用鉑-錸催化劑,主要用于半再生式重整裝置。其余的連續(xù)重整裝置多采用鉑-錫催化劑[18-20]。在80 年代末,錸用量的60%消耗于催化劑的生產(chǎn)。

      2.2 產(chǎn)品要求

      含錸催化劑成品須經(jīng)物化組成分析和活性評(píng)價(jià)的質(zhì)量檢驗(yàn)合格后才能使用。物化組成采用流動(dòng)吸附裝置(BET)測(cè)定催化劑的表面積、孔徑、孔容、孔分布,用X 熒光衍射分析金屬含量,分析值應(yīng)在規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)?;钚栽u(píng)價(jià)是含錸催化劑成品經(jīng)微型反應(yīng)器或小型實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià),生成油經(jīng)氣液色譜分析芳烴含量或用辛烷值儀測(cè)定辛烷值,通過(guò)計(jì)算來(lái)確定催化劑的活性、選擇性。通過(guò)壽命實(shí)驗(yàn)或催化劑評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)推算出催化劑穩(wěn)定性(壽命)。一般工業(yè)催化劑壽命在5 年以上。

      使石油烴類分子結(jié)構(gòu)重排所用的催化重整催化劑由載體、金屬組分和酸性組分構(gòu)成。催化重整催化劑具有普通催化劑的一般特點(diǎn):能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率;在化學(xué)反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變;具有高效性、選擇性、專一性及一定的活化溫度。此外,重整催化劑具有相對(duì)特殊性:

      (1)重整催化劑多為雙功能催化劑——金屬功能與酸性功能;

      (2)催化劑重整催化劑載體為大表面積氧化鋁;

      (3)還原后的重整催化劑具有很高的活性,為防止催化劑床層升溫,進(jìn)油前必須鈍化處理;

      (4)重整催化劑要求在氫氣環(huán)境條件下運(yùn)轉(zhuǎn)并要求嚴(yán)格的水氯平衡。

      2.3 鉑錸催化劑在半再生重整工藝技術(shù)的應(yīng)用

      1965 年,我國(guó)自行研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)的第一套10 萬(wàn)t/a 半再生催化重整在大慶煉油廠投產(chǎn),使用國(guó)產(chǎn)第一個(gè)Pt/γ-Al2O3催化劑。

      近年來(lái),世界催化重整裝置的生產(chǎn)能力快速增加,其中連續(xù)重整工藝技術(shù)由于可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)得到了廣泛應(yīng)用。半再生重整工藝技術(shù)由于裝置投資少,操作簡(jiǎn)單靈活,生產(chǎn)費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì),因而仍占據(jù)著重要地位。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外裝置中,主要以半再生重整和連續(xù)重整為主。從世界重整能力的占比來(lái)看,其中連續(xù)重整占 32%,半再生重整占 56%。80 年代以后我國(guó)半再生重整得到一定發(fā)展,與國(guó)外重整快速發(fā)展比較起來(lái),還是比較晚[21-23]。我國(guó)半再生重整一般采用的是Magnaforming 工藝。

      催化劑在半再生重整工藝中發(fā)揮著重要作用。半再生重整催化劑一般使用微量錸催化劑,該催化劑的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好,選擇性稍差,可以長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),再生周期可以達(dá)到2~3 年。目前含鉑錸的多金屬或雙金屬催化劑基本應(yīng)用在世界上大多數(shù)半再生重整裝置中。Chevron 公司發(fā)明的鉑錸雙金屬重整催化劑是通過(guò)提高催化劑中的Re 和 Pt 質(zhì)量比來(lái)提高催化劑的穩(wěn)定性,但同時(shí)對(duì)硫的敏感性有所加強(qiáng)。Exxon 公司發(fā)明的鉑銥催化劑雖然有著比較慢的積碳率和較高的活性,但沒(méi)有得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用,其原因在于催化劑容易燒結(jié),銥組分易于氫解,使其活性與選擇性快速下降。UOP 公司生產(chǎn)的催化劑,如R-50,R-56,R-60,R-62,R-72,R-86,R-98 等,均屬于鉑錸系列。

      我國(guó)半再生重整催化劑主要是由中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(RIPP)和中國(guó)石化撫順石油化工研究院(FRIPP)研制。其中 RIPP 發(fā)明的PR-A/B、PR-C/D、PRT-A/B 和 PRT-C/D 類型催化劑,它們的特點(diǎn)是制備方法先進(jìn)、可靠,比表面積和孔結(jié)構(gòu)適宜以及載體純度高。FRIPP 研制的CB-5、CB-5B、CB-8、CB-11 等多種重整催 化劑,在工業(yè)裝置上使用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,使我國(guó)的半再生重整催化劑及工藝技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階[24]。

      隨著半再生重整催化劑應(yīng)用的發(fā)展,錸的需求將持續(xù)增長(zhǎng),其需求量10 t/a 以上。目前國(guó)內(nèi)催化劑生產(chǎn)企業(yè)受限于催化劑級(jí)高錸酸產(chǎn)品(YS∕T 836-2012 高錸酸)的國(guó)內(nèi)可持續(xù)供應(yīng),將砂巖鈾礦地浸尾液打造成為可靠的錸源勢(shì)在必行,通過(guò)短流程工業(yè)化設(shè)備集成實(shí)現(xiàn)伴生錸資源利用,嵌入煉化行業(yè)半再生重整催化劑供應(yīng)鏈中的戰(zhàn)略關(guān)鍵原料環(huán)節(jié),助推石化催化劑行業(yè)產(chǎn)品升級(jí)和產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)循環(huán)。

      3 國(guó)內(nèi)外主要生產(chǎn)企業(yè)與生產(chǎn)現(xiàn)狀

      3.1 國(guó)外企業(yè)

      國(guó)外重整催化劑的研究主要以鉑為主的雙(多)金屬催化劑,如鉑-錸、鉑-錫、鉑-銥等雙金屬催化劑的研發(fā)。美國(guó)及歐洲國(guó)家部分企業(yè)生產(chǎn)的一些鉑-錸重整催化劑產(chǎn)品見(jiàn)表1。

      表1 國(guó)外主要鉑-錸催化劑產(chǎn)品[25-28]Table 1 Main platinum-rhenium catalyst products abroad

      此外,助劑的篩選、鉑含量的降低、非Sn,Re 助劑的引入和含貴金屬的分子篩重整催化劑,以及具有特殊孔道結(jié)構(gòu)載體的改進(jìn)以及含氯化物或促進(jìn)劑的重整催化劑制備方法也是研究的熱點(diǎn),其核心問(wèn)題是提高重整催化劑選擇性、活性、活性穩(wěn)定性、水熱穩(wěn)定性。

      3.2 國(guó)內(nèi)企業(yè)

      我國(guó)煉油催化劑市場(chǎng)現(xiàn)已形成了“以中國(guó)石化和中國(guó)石油旗下催化劑公司為主,以民營(yíng)催化劑公司為輔”的市場(chǎng)格局。從國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)份額角度來(lái)看,約70%左右的煉油催化劑由中國(guó)石化和中國(guó)石油旗下催化劑公司生產(chǎn),民營(yíng)催化劑公司占據(jù)約30%左右市場(chǎng)份額[29-30]。目前,中國(guó)石化的全資子公司中國(guó)石化催化劑有限公司,以及中國(guó)石油旗下的蘭州石化公司催化劑廠是我國(guó)煉油催化劑產(chǎn)品的主要生產(chǎn)企業(yè)。截止2019 年,長(zhǎng)嶺分公司重整催化劑產(chǎn)能約600 t/a,撫順?lè)止局卣呋瘎┊a(chǎn)能為650 t/a(表2)。

      截至2005 年9 月,CB-6、CB-7 催化劑已經(jīng)有30 家煉油廠使用過(guò)。PR-C、PR-D 催化劑有20 家煉油廠使用過(guò)。對(duì)于石油化工科學(xué)研究院研制的鉑錸系列重整催化劑,現(xiàn)在有34 套裝置在使用中,21 套裝置已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)5 年以上,30 套裝置已成功進(jìn)行過(guò)再生。2002 年又成功地開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)異的新一代PRT 系列重整催化劑PRT。

      4 鉑錸重整催化劑專利概略分析

      自1968 年美國(guó)專利3415737 推出Pt-Re 催化劑,八十年代美國(guó)專利4356081 提出Re 含量較高(Re/Pt 為2-3)的重整催化劑,其反應(yīng)性能等又有提高。其后,Pt-Re 催化劑一直占據(jù)著半再生重整催化劑的主導(dǎo)地位,也取得了相關(guān)專利[31-35](表3)。雖然錸組元的加入能使催化劑的穩(wěn)定性明顯提高,但也增加了催化劑的氫解活性,導(dǎo)致Pt-Re 催化劑的選擇性較差。為了進(jìn)一步改進(jìn)雙金屬Pt-Re 催化劑的催化劑活性,選擇性,降低積碳速率,人們除在氧化鋁載體的種類、純度、孔結(jié)構(gòu)、成型技術(shù)等方面進(jìn)行改進(jìn)外,主要是通過(guò)在雙金屬Pt-Re 催化劑中引入一種或幾種金屬或非金屬助劑,通過(guò)這些助劑對(duì)雙金屬組元的氫解活性的抑制作用或?qū)Ψe碳前身物生成的抑制作用,來(lái)改善催化劑的抗積碳性能,并提高選擇性。CN1147536A 公開(kāi)的重整催化劑含有鉑、錸、鈦、鋁和鹵素,該催化劑的活性和選擇性雖有所提高,但裂解活性仍較高;CN1393513A 公開(kāi)的Pt-Re 催化劑中引入少量磷組元,磷的引入雖能改善催化劑性能,但活性穩(wěn)定性仍有待提高。

      表3 鉑錸重整催化劑制備相關(guān)專利[31-35]Table 3 Patents on preparation of platinum-rhenium reforming catalyst

      由此可見(jiàn),目前重整催化劑中,金屬活性主組元毫無(wú)例外都是鉑組元,其他金屬或非金屬組元都是對(duì)鉑進(jìn)行調(diào)變的助劑組元。然而鉑是價(jià)格昂貴的金屬,且實(shí)驗(yàn)表明,在Pt-Re 催化劑中,Pt 含量低于0.17%重量時(shí),催化劑的催化性能將明顯變差。由于鉑錸含量不能太低,多種高純度助劑金屬組元的引入,使催化劑制造成本又有所增加,這就造成重整催化劑的價(jià)格居高不下。

      5 重整催化劑發(fā)展方向及研究趨勢(shì)

      5.1 發(fā)展方向

      近年來(lái),我國(guó)在金屬非對(duì)稱型重整催化劑的研究與開(kāi)發(fā)中取得了新的突破,其中HR-21 型高錸低鉑、PR-B 型高鉑錸催化劑也得到了深入的發(fā)展,裝置應(yīng)用效果良好。在金屬組元方面,主要組元仍然是鉑和錸,主要的改進(jìn)是在組元的配比和第三或四金屬組元的加入,明顯提高催化劑的選擇性和穩(wěn)定性,這方面的催化劑如IFP 的RG-582 和RG-682、RIPP 的PRT 系列催化劑。半再生重整催化劑而言,其研究趨勢(shì)主要是從提高催化劑的錸含量降低鉑用量,提高錸/鉑比,提高催化劑的穩(wěn)定性,降低反應(yīng)壓力對(duì)載體進(jìn)行改性處理制備宏觀物性和微觀結(jié)構(gòu)合適的活性氧化鋁載體;金屬非對(duì)稱型催化劑將取代對(duì)稱型催化劑等方面進(jìn)行研究。

      重整催化劑技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)是鉑基多金屬催化劑配方的優(yōu)化、浸漬方法的改進(jìn)、催化劑載體性能的進(jìn)一步提高和新助劑的研究,催化劑呈現(xiàn)系列化發(fā)展。國(guó)外重整催化劑的研究主要以鉑為主的雙(多)金屬催化劑,如鉑-錸、鉑-錫、鉑-銥等雙金屬催化劑的研發(fā)。此外,助劑的篩選、鉑含量的降低、非Sn,Re 助劑的引入和含貴金屬的分子篩重整催化劑,以及具有特殊孔道結(jié)構(gòu)載體的改進(jìn)以及含氯化物或促進(jìn)劑的重整催化劑制備方法也是研究的熱點(diǎn),其核心問(wèn)題是提高重整催化劑選擇性、活性、穩(wěn)定性、水熱穩(wěn)定性。

      5.2 研究趨勢(shì)

      國(guó)內(nèi)催化劑的研究主要是以鉑基雙(多)金屬催化劑的配方優(yōu)化和浸漬方法改進(jìn)為重點(diǎn)。此外,對(duì)于催化劑載體制備技術(shù)以及新助劑的研發(fā)也在不斷進(jìn)行,重整催化劑制備技術(shù)的進(jìn)步同時(shí)也帶動(dòng)了石腦油重整工藝的不斷發(fā)展。

      近年來(lái)各國(guó)也逐漸加強(qiáng)了非鉑催化劑方面的研究,在催化劑替代方面近年來(lái)有人研究了同為第VIII 族元素的銥的催化效果,但催化能力弱于鉑。此外還有人在鉑錸催化劑中引入同樣可以儲(chǔ)氫的稀土元素,在少量加入稀土元素后可增強(qiáng)石油異構(gòu)化,但裂化效果減弱,增加稀土添加比例會(huì)降低催化劑的整體活性。雖然目前石油行業(yè)應(yīng)用的催化劑種類較多,但目前催化劑的研發(fā)仍在依靠試錯(cuò)法為主,深層的催化機(jī)理尚未揭示清楚。截止目前尚未發(fā)現(xiàn)可以取代鉑錸的重整催化劑。

      我國(guó)煉油催化劑的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)能力能夠滿足目前我國(guó)煉油生產(chǎn)的需求,然而,我國(guó)環(huán)境保護(hù)的迫切需求與當(dāng)前煉油及催化劑技術(shù)發(fā)展不充分之間的矛盾仍然顯著存在,我國(guó)的煉油催化劑行業(yè)面臨著油品升級(jí)換代、清潔燃料生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升的壓力,未來(lái)煉油催化劑技術(shù)要針對(duì)不同石油類型研發(fā)系列重整催化劑,構(gòu)建原油-催化劑-成品油生產(chǎn)工藝模型,不斷提高重質(zhì)油高效轉(zhuǎn)化能力;同時(shí)催化劑研發(fā)過(guò)程,從原子、分子層面構(gòu)建高效催化劑宏觀結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提升催化劑的研發(fā)能力;其次要適應(yīng)新的環(huán)保要求,進(jìn)一步提高油品品質(zhì),減少使用過(guò)程中的污染物排放。

      6 結(jié)論

      本文以石油行業(yè)冶煉催化劑技術(shù)為切入點(diǎn),簡(jiǎn)單介紹了石油冶煉催化劑的發(fā)展歷程,重點(diǎn)介紹了鉑-錸半再生重整催化劑。石科院是我國(guó)鉑-錸催化劑重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu),目前我國(guó)所使用石油催化劑均為石科院采用浸漬法制備而來(lái),同時(shí)中石油、中石化的下屬企業(yè)也是我國(guó)鉑錸催化劑主要生產(chǎn)廠家。其次本文通過(guò)專利分析簡(jiǎn)單概述了我國(guó)目前在石油催化劑產(chǎn)業(yè)上的專利布局,并簡(jiǎn)單介紹了未來(lái)整個(gè)重整催化劑行業(yè)的研究趨勢(shì)及發(fā)展方向。

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