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加快高端易倍体育官网催化剂国产化突破

时间:2024-09-26 20:58 来源:网络

  催化剂是炼化行业的“芯片”。当前,我国炼化行业已进入转型发展的关键期,急需把握世界科技革命的新动向,抢占科技创新制高点,而催化剂正是其中的重要一环。中国石化始终致力于绿色、高端催化剂的研发和生产,一批关键核心技术不断被攻克、一系列产品实现国产化突破。本版推出专题,带您领略部分实现重要突破的催化剂“风采”,敬请关注易倍体育官网。

  本版文字由 冯海宁 刘芳芳 李博文 郭宏帅 王帅男 杨 光 生青青 孙宝翔 李筱玉 王子健 刘 鹏 刘昌呈 刘建良 杨明好 李静霞 提供

  LC-01二氧化硫低温氧化催化剂是以煤基活性炭作为载体原料,采用特殊方法制备的烷基化废酸再生尾气处理催化剂,具有良好的活性稳定性和可再生性,能够满足烷基化废酸再生尾气处理的使用要求。

  齐鲁石化烷基化废酸装置采用的是国外公司的湿法氧化制酸工艺,废酸再生过程中产生含二氧化硫尾气,需经二氧化硫低温氧化催化剂处理后才能实现达标排放。此前,该催化剂全面依赖进口,存在成本高、安全隐患大等问题。

  齐鲁石化充分发挥自有研究院所优势,2022年以该催化剂国产化研发为课题在集团公司立项,项目团队持续开展技术攻关,加快催化剂的国产化进程。“因产品全部依赖进口,没有任何经验可循,我们前期查阅了大量技术资料,研究催化剂相关氧化原理。”齐鲁石化研究院石油加工研究所徐翠翠介绍。有了数据积累后,他们开始在实验室装置上制备。制备过程中,团队成员持续检测分析影响活性炭成分的温度、湿度及反应空速等指标,适时微调相关参数,成功开发出二氧化硫低温氧化催化剂。经实验室评价,该催化剂性能指标全部达到进口催化剂指标要求,部分指标优于进口催化剂。

  催化剂研发成功后,项目团队成员立即着手开展应用方案编制、催化剂工业生产等相关工作。为保障催化剂顺利应用,催化剂齐鲁分公司全力保障催化剂的工业生产,双方克服时间紧、任务重的难题,充分沟通交流生产细节,顺利高效完成了催化剂的工业生成,并利用炼油区域检修契机,严卡时间节点,高效完成催化剂装填替代工作。

  装置开车后,研发团队成员全天候、全过程、实时关注活性炭反应器温度、压降、尾气排放等关键指标,采集装置运行数据,为装置平稳运行提供技术服务支撑。

  今年7月,齐鲁石化自主研发的二氧化硫低温氧化催化剂在该公司胜利炼油厂3.5万吨/年烷基化废酸装置实现首次工业化应用,装置开车后运行平稳,尾气二氧化硫含量持续小于1毫克/立方米,远优于50毫克/立方米的指标要求,成功实现催化剂的国产化替代,大幅降低了采购成本。

  由大连院开发、催化剂公司生产的STRONG沸腾床渣油加氢和煤基油加氢系列催化剂,以特定的氧化铝为载体,优化分布活性组元和助剂,兼顾强度、耐磨性能和反应性能。微球形沸腾床系列催化剂制备工艺成熟,粒度大小及分布容易控制和调整,产品收率高,耐磨损性能好,微球加氢催化剂高效连续化制备为国内外首次,可满足渣油加氢和煤液化油、煤焦油加氢装置生产需要,有效填补了国内同类催化剂空白。

  沸腾床渣油加氢技术是渣油高效转化的重要手段,可大幅提高轻质油收率,并改善生成油性质,增强企业盈利能力。随着全球原油重质化、劣质化趋势不断加剧,沸腾床渣油加氢技术已得到广泛应用。

  2004年,在集团公司的大力支持下,大连院加速沸腾床加氢工艺及配套催化剂的实验室开发,后续完成中试放大。2010年,大连院、广州(洛阳)工程和金陵石化联合攻关,推动STRONG沸腾床加氢成套技术工业化应用。2015年,拥有完全自主知识产权的5万吨/年STRONG沸腾床工业示范装置在金陵石化建成并一次开车成功。2018年,STRONG沸腾床加氢成套技术获评中国石化十大优秀技术品牌。2020年,50万吨/年STRONG沸腾床煤焦油加氢工业装置建成并工业运行,目前已稳定运行4年,STRONG沸腾床加氢成套技术的成熟性和可靠性得到充分验证。

  在STRONG沸腾床渣油加氢技术催化剂成型工艺和设备上,大连院、催化剂公司考察多种成球工艺和设备,实现颠覆性创新,形成成套微球形沸腾床加氢催化剂工业制备技术。2023年,催化剂公司搭建起首条连续化、自动化、清洁化的千吨级微球生产线,在生产保供的同时不断提高制备技术水平,提升微球成型粒度分布集中度;提升生产数据化和受控性,实现随产品指标变化,精准调控成型粒度区间。今年,催化剂公司大连基地3000吨/年微球形沸腾床加氢催化剂生产线将建成投产,未来将达到万吨级产业规模。

  2020年,榆能集团某企业50万吨/年煤焦油加氢装置采用STRONG沸腾床技术FEC-10催化剂,装置运行平稳、产品质量优良,为企业带来经济效益。工业装置运行和标定结果表明,催化剂各项技术性能达到国际先进水平。

  此外,山东某企业200万吨/年渣油加氢装置采用STRONG沸腾床渣油加氢技术进行设计,2025年中交。该装置建成投产后,可实现STRONG沸腾床加氢技术在渣油领域首次百万吨级工业应用,对沸腾床渣油加氢技术和催化剂应用具有里程碑意义。

  移动床丙烷脱氢 PST-100 催化剂适用于移动床丙烷脱氢工艺,该催化剂以特定的氧化铝小球为载体,活性组元和助剂优化分布,具有活性和选择性高、积炭速率低、强度高、粉尘量少、持氯能力强、用途多样的特点。

  近年来,我国对丙烯的需求呈持续增长趋势,预计未来一段时间将继续保持稳健增长。传统油制丙烯产能已无法满足不断增长的市场需求。丙烷催化脱氢工艺(PDH)是增产丙烯的重要技术,具有丙烯收率高、副产氢气可利用价值高、技术成熟度高、投资成本较低的特点,是目前最具竞争力的丙烯生产工艺之一。2023年,PDH丙烯产能占丙烯总产能的29%,且未来产能还将持续增长。

  石科院丙烷脱氢催化剂研发团队基于数十年的连续重整催化剂及移动床工艺的研发和应用基础,于2016年成功开发出第一代拥有自主知识产权的移动床丙烷脱氢PST-100催化剂,2017年在催化剂长岭分公司实现工业生产。由于PST-100催化剂与先前生产的催化剂在制备工艺上有所差异,为确保PST-100催化剂的工业化生产,需要根据装置的具体情况对丙烷脱氢催化剂生产技术进行优化。催化剂公司协同石科院,通过融合新技术、新工艺,自主设计了新型全流程生产线,为该催化剂工业化生产提供了强有力的保障。

  2021年7月,在PST-100催化剂成功工业应用的基础上,石科院与广州(洛阳)工程公司进一步合易倍体育官网作开发成套技术,形成60万吨/年移动床丙烷脱氢制丙烯(SPDH)工艺包并通过集团公司组织的审查,第一套拥有自主知识产权的丙烷脱氢工业装置预计于2024年底完成中交。

  在PST-100成功工业应用的基础上,石科院丙烷脱氢技术团队又成功开发出新一代丙烷脱氢催化剂PST-200(平均粒径1.85毫米),在保持高强度和低磨损率的同时,进一步提高了催化剂的活性和稳定性,降低了积炭速率。

  截至目前,石科院移动床丙烷脱氢催化剂已在9套装置上实现工业应用。2018年,PST-100催化剂在国内某45万吨/年移动床丙烷脱氢装置实现首次整装工业应用,装置一次开车成功。连续运行3年后,技术审查组对PST-100催化剂给予综合性能达到国际领先水平的高度评价。PST-100丙烷脱氢催化剂持续保障该装置长周期连续稳定运转超过65个月,为国内外同类催化剂之最,刷新了世界纪录。

  2023年7月,PST-200催化剂在某企业60万吨/年移动床丙烷脱氢装置实现首次工业应用机械阀门隔膜新闻中心,并一次开车成功,装置的标定结果表明,新一代PST-200催化剂反应性能优异,丙烯选择性高,待生催化剂碳含量大幅降低。

  丙烯腈催化剂适用于流化床丙烯氨氧化制丙烯腈工艺,该催化剂是由特定的氧化硅为载体,由铁、镍、铋、钼等多种元素组成的多元复合金属氧化物,活性组分分布均匀,具有丙烯腈收率高、耐压强、低温活性高、稳定性优异、清洁性好的特点,特别是最新牌号的SANC-11+催化剂。

  丙烯腈是合成纤维、合成树脂、合成橡胶和有机合成工业的主要原料之一,我国产能超400万吨/年,排名世界第一。工业上生产丙烯腈的主要工艺是丙烯氨氧化法,即丙烯、氨和空气在催化剂的作用下,生成丙烯腈、乙腈和氢氰酸等。20世纪60年代起,上海院对丙烯氨氧化制丙烯腈技术进行了全面研究,先后开发了MB、SANC系列催化剂及丙烯腈成套技术(S-ANT)。在此基础上,研发团队进一步对载体、制备工艺进行优化,成功研制出具有低温活性高、耐压、稳定性好的SANC-11+催化剂。

  2022年,丙烯腈催化剂首次出口海外,为中国石化开拓了催化剂海外市场。2023年,在SANC-11+催化剂成功工业应用的基础上,上海院进一步开发成套技术,形成40万吨/年S-ANT丙烯腈成套技术。各项试验结果表明,SANC系列催化剂的活性高、选择性好,丙烯腈单收率高、丙烯单耗和氨单耗低、丙烯腈精制回收率高,清洁性能优异。

  在生产技术方面,催化剂上海分公司先后完成了“丙烯腈催化剂喷雾干燥工艺技术优化”“丙烯腈催化剂焙烧炉尾气脱除粉尘新技术研发”等科研项目研究工作。该公司在高质量完成丙烯腈催化剂生产的同时不断优化生产工艺,催化剂性能得到进一步提高,生产过程实现清洁化、绿色化。未来,该公司将着力为用户量身定制开发、生产更多型号催化剂,促进丙烯氨氧化制丙烯腈工业蓬勃发展。

  截至目前,丙烯氨氧化制丙烯腈催化剂已在国内外多套装置上实现工业应用。2020年,SANC-11+催化剂在国内某13万吨/年流化床丙烯氨氧化装置实现首次整装工业应用,并一次开车成功。连续稳定运行一年后,技术鉴定组专家对SANC-11+丙烯腈催化剂给予高度评价:“丙烯腈单收率为81.5%,制备1吨丙烯腈消耗1011.6千克丙烯、493.4千克氨。工业试验期内,装置运行平稳,产品质量及装置外排污水未发生异常,产品合格且均为优级品,四效外排污水合格。SANC-11+催化剂具有丙烯腈收率高、耐压性强、低温活性高、稳定性优异等特点,综合性能达到国际领先水平。”

  蒋绍洋:作为能源产业的重要支柱,石油化工产品的稳定供应和风险管控是端牢能源饭碗的关键。催化剂是炼化行业的“芯片”,而我国石化催化剂研究起步晚、基础弱,许多高端催化材料及催化剂产品长期依赖进口,对我国石化相关产业的安全构成威胁。

  20年来,催化剂公司致力于打造绿色低碳的世界领先催化剂制造商和服务商,在催化剂“芯片”制造这个特殊领域勇于开拓创新,同直属研究院一起自主开发了多项专有制备工艺及装备技术,完成了多种高端催化剂和吸附剂产品的国产化替代,其中部分产品的综合性能处于世界领先水平,实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。如针对吸附剂产品,开发了小晶粒X分子筛合成工艺及装备技术、高效成球工艺及装备技易倍体育官网术、专有的基质小球预湿工艺、连续真空干燥焙烧工艺及装备、专有的离子交换工艺及装备等,所产第三代芳烃吸附剂产品性能已经达到进口最新牌号的水平,最新牌号的5A吸附剂产品性能处于国际领先水平。以上产品的国产化,一方面打破了国外公司的长期垄断,使产品价格大幅下降,降低了国内用户使用吸附剂的成本;另一方面,通过掌握这类吸附剂制造技术,促进了芳烃行业技术的持续进步和高质量发展。此外,我们开发的沸腾床渣油加氢催化剂、浆态床渣油加氢催化剂制造技术,以及新能源领域催化剂制造技术及产品性能均达到进口同类催化剂先进水平。

  先进催化剂制备技术的开发和工业应用,解决了高端“卡脖子”催化材料和催化剂产品国产化问题,保障了我国石化产业安全,提升了催化剂公司自身的创新能力、技术水平和产品的国际竞争力。

  张文猛:催化剂公司始终践行中国石化“走出去”战略,坚定“走出去”步伐,近200家客户遍布40余个国家和地区,境外销量大幅增长,境外业务已成为催化剂公司业务规模增长的关键。我们充分依托中国石化平台优势,加强对市场的精准把握和对客户的精准施策。

  精细化市场调研分析,精准定位重点客户。我们充分掌握目标市场及竞争对手情况,精准锁定重点客户。通过积极走访,使客户进一步了解中国石化的研发、生产能力和应用业绩,增强客户信心。坚持以客户为中心,掌握客户装置实际情况,不断调整配方,实现“一厂一剂”。

  专业化现场技术服务,筑牢长期合作关系。催化剂公司拥有来自系统内外研究院、自有技术服务团队、外聘技术服务专家、当地实验室等技术支撑,能够为客户提供定制化和属地化的技术服务,确保客户在产品使用过程中的良好体验。

  一体化平台资源优势,助力产品“走出去”。催化剂公司充分发挥中国石化境外平台资源优势,加速市场渗透、降低业务风险,迅速建立合作关系。积极拓展贸易模式,发挥客户资源优势,带动产业链上下游助剂、添加剂等产品“走出去”,拓展业务的同时也增强了客户黏性。

  问:未来将怎样进一步发挥催化剂“芯片”作用,助力炼化行业实现高质量发展?

  周 岩:今年上半年石化行业经济运行向好,呈现筑底企稳态势,但炼化领域仍面临结构性矛盾加剧、效益继续下滑等多方面挑战。面对严峻复杂的内外部发展环境,我们要发挥催化剂“芯片”作用,增强风险意识,做到“稳”与“进”并举、“立”与“破”结合。

  一是加快推进传统业务转型升级。深化产学研用协同发展,以科技创新引领产业创新,加快高端化产品科研成果转化,加大短流程制备技术、“三废”回用技术、低碳零碳负碳技术研究力度,助力中低端产品降本增效。因地制宜推动催化剂产业数智化转型升级,实现装置本质安全及生产经营效率提升。

  二是加快培育新质生产力。聚焦主责主业布局完善产业链,将废催化剂资源化利用和大力发展高端精细化工作为产业链延链补链强链的主攻方向,提升公司核心竞争力。

  三是加快“走出去”步伐。坚持国际化经营方向,特别是在“一带一路”沿线国家、地区,以及《区域全面经济伙伴关系协定》RCEP签订国家,通过为客户提供差异化、定制化服务,实现海外市场量的合理增长;在政治经济稳定、合作基础深厚、市场发展潜力巨大的国家建立催化剂制备基地,推动公司海外业务实现质的有效提升。

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