石油炼制催化剂未来需求展望

单旭

中国石油哈尔滨石化公司  黑龙江哈尔滨  150056

摘要：近年来，我国的石油化工行业有了很大进展，石油化工是指以石油为原料，通过化学反应或物理分离等方法，生产各种有机化工产品和无机化工产品的工业。石油化工是化学工业的重要组成部分，也是国民经济的基础产业之一。石油化工的发展水平和规模，反映了一个国家的科技实力和综合国力。石油化工中，催化剂是一种能够改变反应速率或选择性，但不改变反应平衡位置的物质。催化剂在石油化工中的作用是巨大的，可以提高产品的质量和收率，降低能耗和环境污染，增加产品的附加值和竞争力。石油化工催化剂的种类很多，包括金属催化剂、非金属催化剂、复合催化剂、载体催化剂等。文章就石油炼制催化剂未来需求的展望进行研究，以供参考。

关键词：石油化工；催化剂；应用；研究

引言

随着对可再生燃料需求的扩大,加氢催化剂的需求可能会增长。加氢处理装置将改变用途,催化剂将被重新设计用于生物燃料,特别是生物柴油的生产。对车用润滑油的需求将下降,但工业和商业应用仍将需要大量润滑油。随着各国逐渐减少石油使用,润滑油将更多是合成或生物基的。

1石油炼制技术研发策略

原油重馏分段比例高，轻馏分段比例低，而市场需求更多的是轻馏分。研发石油炼制技术的目的与作用是将原油转化为市场需求的轻馏分段的产品。原油最初通过蒸馏装置提炼成煤油，作为灯油使用。原油蒸馏装置是石油炼制过程首先出现的装置，现在仍是石油炼制过程中的第一个单元。随着汽油需求量的增加，热裂化和催化裂化生产汽油技术相继出现，热裂化技术虽然实现了对原油中重组分的利用，但热裂化汽油的烯烃含量过高，在贮存过程中易生成胶质。为了提升汽油品质，由热裂化技术转为催化裂化技术，催化裂化产物中富含大量异构化产物，有效提升了汽油的辛烷值及安定性。随着社会发展和技术进步，对汽油和柴油品质的要求越来越高，同时对化工产品需求越来越大，烷基化、催化重整、加氢精制、加氢裂化等技术纷纷出现，炼油厂从主要生产汽油和柴油逐渐转移至兼产化工原料，石油加工流程日趋复杂化，流程优化的重要性日渐突出。从石油资源碳氢高效利用角度来看，原油轻端多余的氢应该以氢气形式释放，原油重端的芳烃、胶质和沥青质应作为碳材料原料或燃料油组分等特种产品，以降低石油炼制过程中的CO２排放量。

2石油炼制催化剂未来需求展望

2.1高效性和低成本

高效性和低成本的催化剂可以提高反应的转化率和选择性，降低反应的操作条件和能耗，从而提高产品的质量和性能，降低生产的成本和环境影响。为了获得高效性和低成本的催化剂，未来的研究重点将集中在以下几个方面：①催化剂的结构和组成优化。通过调控催化剂的形貌、孔结构、表面性质、活性组分等因素，提高催化剂的活性、稳定性、选择性等性能。②催化剂的制备和回收技术创新。通过采用新型的制备方法（如溶胶-凝胶法、水热法、微波法等），降低催化剂的制备成本和复杂度；通过采用新型的回收方法（如超声波法、电解法、生物法等），提高催化剂的回收率和再利用率。③催化剂与反应器的耦合设计。通过考虑催化剂与反应器之间的相互作用和影响，设计出更适合特定反应条件和要求的催化剂和反应器组合，提高反应器的效率和可控性。例如，在甲醇制烯烃（MTO）过程中，利用新型的分子筛催化剂（如SAPO-34、SSZ-13等），可以实现高效率和低成本的MTO反应。这些分子筛催化剂具有优异的酸性、孔结构、水容量等特点，可以提高MTO反应的转化率和选择性，降低MTO反应的温度和压力，从而提高产品的质量和性能，降低生产的成本和对环境的影响。

2.2加强杂质净化

在进入炼制流程之前，可以采取预处理措施，如加氢脱硫、脱氯等，以降低原料中的杂质含量。通过原料预处理，可以有效减少有害杂质的输入，从而降低设备腐蚀风险，保护设备的完整性。与此同时，可以加强杂质的监测与控制。通过定期监测原料和生产过程中的杂质含量，及时发现异常情况，并采取相应的措施进行调整。建立有效的杂质监测系统，包括在线监测和实验室分析，可以帮助及时掌握杂质变化的情况，从而采取相应的控制措施，避免高含量杂质对设备的损害。

2.3TCO技术在炼化一体化工艺流程中的位置与作用

随着TCO技术深入开发并有机会持续工业实践，可以预期未来将以TCO工艺为核心，与现有烷烃脱氢、烷烃与烯烃分离、双环芳烃可控缩聚等装置深度耦合，构建成较短的炼油与化工一体化流程。轻质石脑油和重整抽余油直接输送至烷烃脱氢装置，产物烯烃作为靶向催化裂化装置的原料。馏分油含有大量饱和烃，可直接作为TCO装置的优质原料，选择性地转化为烯烃。针对劣质重质原料油，可先进行加氢处理，处理后加氢尾油进入TCO单元进一步反应，产生的FGO可经加氢处理，其中双环芳烃可控缩聚，用于生产特种燃料油或高端碳材料。此外，TCO工艺与IHCC工艺协同组合，IHCC工艺不仅可对金属含量高的劣质重油原料进行预处理，同时可生产高烯烃产品，为TCO工艺提供优质的烯烃原料。以烯烃生成与转化为纽带，重塑炼油工艺流程，推动以生产燃料为主的传统石油炼制行业向绿色低碳生产低碳烯烃、芳烃和高端产品的方向转型发展。

2.4多功能性和智能性

多功能性和智能性的催化剂可以实现多种反应或功能的同时或顺序进行，或者根据外界条件或信号进行自适应调节，从而提高反应或功能的灵活性和适应性。为了实现多功能性和智能性的催化剂，未来的研究重点将集中在以下几个方面：①催化剂的分级或复合设计。通过将不同尺度或不同组分的催化剂进行分级或复合组装，实现多种反应或功能在不同层次或不同区域上进行协同或协调。②催化剂的刺激响应或自修复设计。通过引入可对外界刺激（如温度、光、电、磁等）产生响应或变化的功能组分，实现催化剂的结构或性能的动态调节或变化；通过引入可对损伤或失活产生修复或恢复的功能组分，实现催化剂的稳定性或活性的维持或提升。③催化剂与传感器或控制器的集成设计。通过将催化剂与传感器或控制器进行集成或连接，实现催化剂的状态或性能的实时监测或反馈，以及催化剂的参数或条件的智能调控或优化。例如，在柴油车尾气净化过程中，利用新型的多功能智能催化剂（如CeO2-ZrO2-Al2O3等），可以实现高效率和低成本的尾气净化。这些多功能智能催化剂具有优异的氧存储释放、氧化还原、刺激响应等特点，可以实现多种污染物（如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等）的同时或顺序去除，以及根据尾气温度或组成的变化进行自适应调节，从而提高尾气净化的灵活性和适应性。

结语

综上所述，应用石油化工催化剂具有重要的意义和作用，不仅可以提高石油化工产品的质量和附加值，节约石油化工资源和能源，还可以拓展石油化工新领域和新产品，为社会经济发展做出了重要贡献。石油化工催化剂是推动石油化工行业发展不可替代的关键技术，为了保持石油化工行业的竞争力和可持续性，应该加强石油化工催化剂的研究和开发，培养高素质的催化人才，促进催化科学与技术的进步。

参考文献

[1]滕越.“互联网+”时代石油化工企业质量管理水平优化措施[J].中国市场,2023(21):100-103.

[2]艾斯哈尔·德木拉提,尤里吐司·吐尔逊.石油化工企业灭火救援问题及对策[J].中国石油和化工标准与质量,2023,43(13):83-85.

[3]丁健,沈文骏,王飞,等.石油化工管道应力设计要点探究[J].中国石油和化工标准与质量,2023,43(12):111-113.