煉油催化劑載體技術

　　通過對這學期張老師講授的工業化學選修課的學習，作為一名應化的學生，我在這些課里學到了一些本專業不能學得到的知識，首先要感謝老師對我們的知識傳授，也感謝老師這學期和我們一起度過的每個禮拜三晚上的學習時光。下面我就簡要的介紹一下石油工業中的催化技術。

　　隨著社會的不斷發展，石油資源也在逐漸的枯竭，開發和發展新的綠色能源是我們當前的不可推卸的任務，實現能源來源多樣化、降低能耗、提高利用率,對中國石油工業也有著重大的現實意義和戰略意義。為了延長石油的可持續時間，提高石油的有效利用率也是一種必不可少的工作，因此催化劑的催化速率技術在這些過程中起到了很大的作用，同時催化劑也可以讓一些正常情況下不能發生的化學反應發生。由此看來，石油工業的發展離不開催化劑,催化劑在石油和化學工業中的重要性主要表現在很多方面。例如，據資料估計，現代燃料工業和化學工業的生產，有80%以上采用催化過程，從1985~1995年,世界化工領域中，催化劑每年的用量從8.4增加到30.6萬t,呈快速上升趨勢，而且在新開發的產品中，采用催化劑的比例高于傳統產品，所以石油工業上的催化劑應用十分的廣泛。催化劑的作用還可以體現在經濟利益上，催化劑可以提高化學反應的速率，縮短化學反應到達平衡的時間。石油工業中的催化方法很多，下面例舉幾個較普遍的催化技術。

　　首先介紹納米材料在催化石油技術領域中的應用，近年來，我國大多數油田都進入注水開發階段，但對于低滲透油田的注水開采存在著開采速度慢，最終采收率低等問題。為了解決這一難題，國內某些油田在現場注水開采過程中采用了新型降壓增注劑-納米聚硅材料。納米聚硅材料是一種以二氧化硅為主要成分,粒徑在10～500nm，具有極強憎水親油能力的白色粉末狀物質。納米聚硅材料具有極強憎水性，注入油層后，其降壓增注作用的主要機理是能將吸附在孔隙內表面的水膜趕走,改變巖石的潤濕性，有效地擴大孔徑，并大幅度降低注入水在孔隙中的流動阻力,避免發生水化現象，起著降低注入壓力，平衡注水井間差異的作用。該技術用于低滲透油藏注水井的解堵、降壓、增注，可使注水井吸水能力增加20%～60%，具有效果顯著，施工簡單，無污染等優點。這就是納米技術在石油工業中的應用。

　　然后說說分子篩在石油工業中的應用，為了滿足煉油催化劑載體裂化裝置的這 些不同需要就要從分子篩類型的選擇和改性、載體的選擇以及催化劑的配方等方面來調配，其中分子篩的類型和改性占有主導地位因為它是主要的裂化組分。為了在原料油中多摻渣油就需要改善目前改進型USY，分子篩的焦炭選擇性；為了在原料油中能多摻焦化蠟油就需要改善現有分子篩活性中心的抗氮能力(包括增加分子篩裂化活性中心)；為了提高催化裂化汽油的就需要減少分子篩的氫轉移活性；為了提高催化裂化汽油，就需要改善分子篩的異構化和芳構化能力；為了多產氣體烯烴就要增加分子篩的裂化能力特別是擇形裂解能力，同時還要減少氫轉移反應。

　　最后再列舉沸石催化劑在石油工業催化中的應用，通過資料查得，20世紀60年代,沸石分子篩用于催化裂化工藝后,催化裂化沸石催化劑從稀土X型改進成稀土Y型,80年代又開發了超穩Y型沸石(USY),大幅度提高了裂化催化劑的選擇性。由于降低了催化劑的氫轉移活性，使裂化汽油中含更多的烯烴，從而提高汽油辛烷值，為開發渣油裂化催化劑和生產高辛烷值汽油的裂化催化劑奠定了基礎。為提高沸石催化劑在催化裂化過程中的耐熱性和耐金屬性,近年來又對沸石進行改性,如在高溫空氣中進行熱處理以提高耐熱性；用P/Al2O3進行改性以提高耐熱性和渣油裂解能力；USY外表面改性以提高重質油裂解能力及對汽油和中間餾分油的選擇性等。目前正在開發的是既能保持高RON(研究法辛烷值)又可降低烯烴和芳烴含量的新沸石催化劑工藝。汽油中芳烴和烯烴含量減少后,為彌補部分辛烷值的損失，鏈烷烴等的異構化反應顯得非常重要。由于異構化反應在低溫下才能生成高辛烷值的多支鏈異構體,因此目前采用低溫活性高的AlCl3等催化劑，但存在環境污染問題，為此人們一直試圖開發沸石催化劑，由此可以看出沸石催化劑在石油工業中有著很大的前景。為保證人類生存空間的潔凈,包括沸石分子篩在內的各種催化劑及工藝仍將是煉油和石化工藝的開發重點。陸續開發的如ITQ21等層狀沸石、MCM241等中孔多孔材料及納米尺寸的沸石晶體以及現有沸石催化劑進行骨架元素置換等改性后的催化劑都具有獨特的催化性能,正進行工業生產過程的應用試驗。沸石分子篩無毒無害的特性以及獨有的擇形吸附/催化性能適應了環境保護發展的趨勢,必將獲得越來越廣泛的應用

　　由于煉油催化劑載體是實現石油高效轉化和清潔利用的關鍵。為了實現綠色化學，中國石油必須加大煉油催化劑核心技術研發力度，通過持續攻關，在煉油催化劑關鍵技術研發和生產方面取得發展。進入21世紀，全球煉油業進入增加利潤、降低投資、提高能效和滿足日益嚴格的燃料標準的變革時期，催化劑在煉廠滿足燃料標準、提高操作效率、提高轉化率與選擇性、順應環保趨勢等方面起到關鍵作用。在中國石油、中國石化、中國石油大學等相關研發生產單位的共同努力下，煉油催化劑行業正在為滿足市場和技術需求而不斷創新，經濟、環境、法規和社會等因素成為石化工業進步主要驅動力。中國石油一直努力推動催化技術發展，通過推動技術創新和技術交流，促進我國低碳煉油發展，實現綠色工業發展。催化技術在石油工業中有著很大發展的同時，也有著不斷地催化劑廠實施重大技術改造和新產品研制近百項，獲得國家科技進步獎兩項，擁有的全白土催化劑工藝生產線，是國內唯一、世界僅有兩套的高活性抗重金屬全白土型分子篩催化劑生產裝置，在行業中占有獨特的地位。

　　在石油生產過程中，煉油催化劑載體技術往往能大顯身手。在煉油廠，催化劑更是少不了，選用不同的催化劑，就可以得到不同品質的汽油、煤油。如以C6～C11的石腦油作原料，在一定操作條件和催化劑作用下，烴分子發生重新排列，使環烷烴和烷烴轉化成芳烴和異構烷烴，同時產生氫氣的過程，這就是所謂的石油催化重整過程。石油工業中可以通過控制反應催化劑或者反應條件來把石油裂解成不同碳數的油類，并且通過不同的條件把這些混油分離開，是每種油類都可以物有所用。但是我覺得石油工業中很大的問題在于石油工業的綠化問題，它是國家經濟支柱產業，經濟發展離不開石油。石油不僅為我們提供液化氣、航空燃料、車用汽油和柴油、船用燃料油，而且為日常生活所需的塑料、纖維、橡膠和化工產品提供原料。然而，從石油中直接得到的汽柴油和化工原料輕質餾分較少，重質油含量高，而市場對輕質餾分油需求量大，同時環境保護對石油產品質量要求高。煉油工業發展必須提高重油加工深度，提高輕質油品收率，盡可能生產清潔燃料和化工原料?？梢哉f，煉油過程離不開催化劑。煉油催化劑門類繁多，一般歸納為催化裂化催化劑、加氫催化劑和重整催化劑。煉油化工綠色發展對催化劑研發提出了更高的要求，如生產清潔燃料、重油深度加工與提高輕油收率。不同的催化劑有著各自的優點。催化汽油加氫催化劑加氫脫硫性能好，辛烷值損失少；柴油加氫催化劑可深度和超深度脫硫，提高十六烷值加氫裂化催化劑能多產優質中間餾分油和化工原料；渣油加氫催化劑可深度脫金屬、殘炭、瀝青質和硫及氮化物雜質，提供催化裂化原料；催化裂化催化劑可提高重油轉化能力和輕油收率，提高汽油辛烷值，降低汽油硫和烯烴含量，降低干氣產率，多產丙烯原料，從而可以對石油成分進行充分的利用。

　　石油工業是當代的一個有著很大發展前景的行業，因為石油已經是我們生活中必不可少的工具，我們必須堅持可持續發展，開發和發展可再生的清潔能源以保護環境，但在此之前，我們必須要對當前的主要能源石油進行充分利用，充分的提高其利用效率。展望未來不難看出，將來的石油技術將是用高新技術提升傳統工藝，開發更高效的新型催化劑，發展清潔生產工藝，生產環境友好產品，使石化技術提高到一個新水平，為石化工業的可持續發展提供有力支撐。加氫催化劑、異構化催化劑、聚烯烴催化劑等新品種不斷推出。那時候工業中將會出現很多催化劑，特別是綠色清潔催化劑。對環境友好的清潔生產工藝是21世紀石化技術發展的必然趨勢，它包括不用有毒有害原材料，廢氣、廢水、廢渣生成少，最終實現“零排放”的環保技術，以及排放廢棄物料的有效回收利用，更可以涵括生產產品廢棄后(如廢棄塑料)的回收利用?？蓪崿F工業應用的環保技術主要是不用光氣、硫酸、磷酸、氫氰酸、鹽酸、三氯化鋁等有毒有害原材料生產石化產品的新技術。用離子交換樹脂催化劑替代鹽酸生產雙酚，或用離子交換樹脂催化劑替代硫酸生產仲丁醇；用氟化氧化硅／氧化鋁催化劑替代氫氰酸生產直鏈烷基苯；改變原料路線，用異丁烯替代丙酮和氫氟酸為原料，生產甲基丙烯酸甲酯；生產可降解(包括生物降解、光降解)塑料等（查資料所得）。

　　隨著煉油催化劑載體技術的不斷發展更新，其煉油催化劑載體技術技術的發展可歸納為4類，即漸進式、臺階式、跨越式和新生式。由于新催化材料是新催化劑和新工藝的源泉，因此新催化材料是當今催化科學的前沿，已開展的研究有：骨架納米晶金屬合金、離子液體等。催化反應與化工分離過程的耦合是化學反應工程發展的前沿領域；催化蒸餾仍可能在烯烴齊聚制超清潔汽油柴油、綠色新工藝、烷烴利用新工藝中找到應用之處。催化膜分離是另一催化反應與分離過程耦合的科技前沿。另外，原料費用占總成本的60%~70%左右,因此采用廉價原料的新化學反應工藝將是石化催化技術發展的方向。如:開發廉價的烷烴代替烯烴為原料生產石化產品的新催化反應工藝。國際石油化工行業的發展趨勢處于平緩增長和周期波動階段,市場競爭激烈；國內石油化工行業的發展趨勢處于結構調整和大規模發展階段，必須注重經濟效益和抵御風險能力。由于石油化工技術千變萬化,工藝流程不斷推陳出新，石化設備、管道的材料品種、型號不斷升級、改進、自控水平突飛猛進、日新月異，使石油化工生產技術日趨成熟和完善。石油化學工業采用最新催化科學技術可進一步提升產業水平;隨著石油化學工業發展,必須努力增強科技原創力,吸收當代真正最先進的高新科學技術；應用綠色化工技術和可持續發展戰略,進一步推動石油化學工業邁上新的臺階。

　　作為化工大學化學專業的一名本科生，我們必須學會對社會化工專業進行評估，而現在石油天然氣等資源的不可再生資源正不斷枯竭，這也為我們以后的工作道路指明了一個方向，我們可以投入石油化工催化技術中去研究使石油更好利用的催化劑，提高當代石油化工的催化水平，是中國的石油催化水平到達一個新的臺階。