石油煉制是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，提供了90%以上的交通運(yùn)輸燃料和化工原料，是世界上最大、最重要的加工工業(yè)之一。而煉油工業(yè)除常減壓、焦化等少數(shù)幾個過程外，80%以上的過程為催化反應(yīng)過程，催化劑成為實(shí)現(xiàn)原油高效轉(zhuǎn)化和清潔利用最經(jīng)濟(jì)、最靈活、最有潛力的關(guān)鍵核心技術(shù)，是煉油技術(shù)進(jìn)步最活躍的領(lǐng)域。

　　中國石油年煉油能力已接近2億噸，催化劑年使用量約7萬噸。但在“十二五”之前，中國石油除了在催化裂化催化劑和硫黃回收催化劑領(lǐng)域具有傳統(tǒng)優(yōu)勢外，其他重要的煉油催化劑研發(fā)還處在起步階段，高水平煉油系列催化劑的開發(fā)成為制約公司煉油技術(shù)進(jìn)步、加快實(shí)施國際化戰(zhàn)略的瓶頸。

　　煉油催化劑作用機(jī)理示意圖

　　快速突破催化劑核心技術(shù)，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煉油系列催化劑，消除瓶頸、補(bǔ)齊短板，建立完整的煉油技術(shù)鏈條，盡快形成中國石油煉油業(yè)務(wù)的新優(yōu)勢，全面提升中國石油的煉油技術(shù)水平，成為擺在廣大科技工作者面前迫在眉睫的一項(xiàng)重要任務(wù)。

　　歷史是何其相似，新中國成立之初，煉油工業(yè)處于一窮二白的起步階段。為打破國外技術(shù)封鎖，老一輩科技工作者在石油部的統(tǒng)一組織下，開展了自主研發(fā)催化劑的大會戰(zhàn)。煉油催化劑成為我國煉油工業(yè)的基石，其中生產(chǎn)高級航空汽油的硅鋁小球催化劑為我國國防建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)，被稱為名副其實(shí)的“爭氣劑”。

　　如今，煉油工業(yè)面臨原油重質(zhì)劣質(zhì)化、過程環(huán)保綠色化、產(chǎn)品清潔高質(zhì)化等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對這一緊迫需求，科技管理部會同煉油與化工分公司通過頂層設(shè)計(jì)，組織大團(tuán)隊(duì)、集中大投入，全面布局重要煉油系列催化劑的研發(fā)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來，承擔(dān)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新責(zé)任的目標(biāo)，于2010年適時(shí)啟動實(shí)施“煉油催化劑研制開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”重大科技專項(xiàng)。專項(xiàng)由石油化工研究院牽頭，蘭州石化、撫順石化、西南油氣田和中國石油大學(xué)等26家單位近700名科技人員進(jìn)行為期4年的協(xié)同創(chuàng)新，重點(diǎn)攻關(guān)。

　　中國石油自主研發(fā)主要煉油催化劑工業(yè)應(yīng)用情況

　　“十二五”期間，通過重大科技專項(xiàng)的實(shí)施，以催化裂化催化劑成功拓展海外市場、汽柴油加氫系列催化劑全面支撐油品質(zhì)量升級等為代表，自主創(chuàng)新的技術(shù)從無到有，從少到多，中國石油在煉油催化劑關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重大突破，同時(shí)帶動催化新材料、催化反應(yīng)過程和催化劑生產(chǎn)技術(shù)的全面提升，取得了豐碩成果。廣大科技人員團(tuán)結(jié)拼搏、攻堅(jiān)克難，向集團(tuán)公司黨組交出了一份圓滿的答卷：攻克了56項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，研制開發(fā)了六大類、21個系列52個品種的催化劑新產(chǎn)品和8個品種的催化新材料，開發(fā)出5個工藝包，申請專利154件，認(rèn)定技術(shù)秘密67項(xiàng)，催化劑累計(jì)生產(chǎn)銷售超過9萬噸，在54家企業(yè)的111套工業(yè)裝置上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，新增效益20億元以上，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)，先后榮獲國家科技進(jìn)步獎二等獎2項(xiàng)，集團(tuán)公司一等獎4項(xiàng)。

　　催化裂化催化劑研發(fā)繼續(xù)保持優(yōu)勢，開發(fā)出重油深度轉(zhuǎn)化、提高汽油辛烷值、多產(chǎn)丙烯等四大系列17個牌號的新型催化劑，在國內(nèi)外50余套裝置工業(yè)應(yīng)用，并成功進(jìn)軍海外高端市場。硫黃回收系列催化劑在國內(nèi)外34套工業(yè)裝置得到應(yīng)用，為裝置達(dá)標(biāo)排放和節(jié)能減排做出新貢獻(xiàn)。汽柴油加氫催化劑在20余套汽柴油加氫裝置成功應(yīng)用，成為中國石油汽柴油質(zhì)量升級的主體技術(shù)。

　　　催化劑與煉油分子“親密接觸”

　　加氫裂化和固定床渣油加氫催化劑研發(fā)取得突破，成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，填補(bǔ)了中國石油在該領(lǐng)域的空白。開發(fā)的高性能NaY分子篩、低成本合成β分子篩等催化新材料成為高性能催化劑開發(fā)的基礎(chǔ)。催化裂化及加氫催化劑生產(chǎn)成套技術(shù)攻關(guān)取得成功，集成開發(fā)出5萬噸/年催化裂化催化劑、5000噸/年渣油加氫催化劑和1000噸/年非負(fù)載加氫催化劑生產(chǎn)技術(shù)工藝包，為公司煉油催化劑業(yè)務(wù)發(fā)展和生產(chǎn)基地建設(shè)提供了技術(shù)支持。

　　通過持續(xù)攻關(guān)，提高了石油化工研究院煉油催化劑創(chuàng)新基地和蘭州、撫順兩個催化劑生產(chǎn)基地的研發(fā)生產(chǎn)水平，催化、重質(zhì)油加工、清潔燃料生產(chǎn)三個重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和催化裂化催化劑與工藝、加氫催化劑與工藝兩個中試基地的研發(fā)能力和裝備水平實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，自主創(chuàng)新能力得到大幅度提高。專項(xiàng)攻關(guān)培養(yǎng)和凝聚了一支技術(shù)精、作風(fēng)硬、服務(wù)優(yōu)、勇于奉獻(xiàn)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，他們已經(jīng)成長為中國石油煉油技術(shù)進(jìn)步的排頭兵和主力軍，是公司發(fā)展的寶貴財(cái)富。

　　進(jìn)入“十三五”，面臨低油價(jià)成為新常態(tài)的挑戰(zhàn)，煉油催化劑的研發(fā)在滿足更高標(biāo)準(zhǔn)油品質(zhì)量升級、煉油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、提升重油加工水平、做大做強(qiáng)做優(yōu)公司催化劑產(chǎn)業(yè)需求方面，將重點(diǎn)開展基于“分子煉油”理念的催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、納米化功能化新材料開發(fā)、高效低耗催化劑清潔生產(chǎn)技術(shù)等研究工作，使煉油催化劑開發(fā)實(shí)現(xiàn)技術(shù)模型化、平臺化、成套化，滿足集團(tuán)公司煉化技術(shù)發(fā)展需求，推動中國石油煉油催化劑業(yè)務(wù)總體水平比肩國際一流，具備全面參與國際競爭的實(shí)力。

　　中國石油通過煉油催化劑重大專項(xiàng)新增3個過程（藍(lán)底紅框）的催化劑，原有4個過程（藍(lán)底）的催化劑水平大幅提升，自主研發(fā)占全部催化過程的63%。

　　亮點(diǎn)技術(shù)

　　1 汽柴油加氫系列催化劑

　　石油化工研究院和中國石油大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了催化汽油預(yù)加氫催化劑、選擇性加氫脫硫催化劑等9個牌號汽油加氫系列催化劑，形成了DSO和GARDES汽油加氫成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了汽油深度脫硫、降烯烴和保持辛烷值，已在公司的13套裝置應(yīng)用，占同類裝置的54.4%，支撐了中國石油汽油質(zhì)量升級。PHF和FDS系列柴油加氫精制催化劑在10家煉廠13套裝置成功應(yīng)用，為公司柴油質(zhì)量升級提供重要支撐。“滿足國家第四階段汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的清潔汽油生產(chǎn)成套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”榮獲2015年國家科技進(jìn)步二等獎。

　　2 渣油加氫催化劑

　　重大專項(xiàng)項(xiàng)目組成功開發(fā)了孔結(jié)構(gòu)靈活調(diào)控、活性金屬非均勻分布等6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，攻克了適合渣油大分子擴(kuò)散的特種大孔道載體制備難關(guān)，設(shè)計(jì)并研制出分別具有梯度孔、雙峰孔、通暢孔、集中孔特色的4大類12個牌號固定床渣油加氫催化劑；實(shí)現(xiàn)了多種催化劑功能的優(yōu)化級配，最大化發(fā)揮了催化劑脫硫、脫殘?zhí)康裙πВ言诖筮B西太平洋石化公司渣油加氫裝置上成功完成工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，保障了裝置的長周期、安全、平穩(wěn)運(yùn)行，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了中國石油在渣油加氫催化劑領(lǐng)域的空白。

　　3 硫黃回收催化劑

　　硫黃回收是將硫化氫等有毒氣體轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)變廢為寶保護(hù)環(huán)境，是煉油、化工和天然氣凈化過程的重要環(huán)節(jié)。

　　西南油氣田公司研發(fā)出了4種類型9個牌號的系列硫黃回收催化劑，開發(fā)形成了常規(guī)及低溫克勞斯、有機(jī)硫水解、硫化氫選擇性氧化、克勞斯尾氣加氫水解等技術(shù)，整體水平國內(nèi)領(lǐng)先，優(yōu)勢領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平，已在重慶天然氣凈化總廠、獨(dú)山子石化公司、廣西石化公司等企業(yè)的34套裝置實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，國內(nèi)市場占有率達(dá)到75%。

　　4 加氫裂化催化劑

　　加氫裂化技術(shù)是唯一能在重油輕質(zhì)化的同時(shí)直接生產(chǎn)車用清潔燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料的工藝技術(shù)。

　　石化院開發(fā)出了活性穩(wěn)定性好、中間餾分油選擇性高、異構(gòu)性能強(qiáng)的PHC-03加氫裂化催化劑，在大慶石化120萬噸/年加氫裂化裝置成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，液體產(chǎn)品收率達(dá)到99.37%，與柴油和航空噴氣燃料收率相比提高3%，柴油凝點(diǎn)低5攝氏度，尾油BMCI值低2個單位。該催化劑的成功開發(fā)及應(yīng)用填補(bǔ)了中國石油自主加氫裂化技術(shù)領(lǐng)域空白。

　　5催化裂化催化劑

　　石化院在國際上提出了正碳離子“晶內(nèi)產(chǎn)生、晶外傳遞、表面裂解”的重油催化機(jī)理新觀點(diǎn)，成為高水平催化劑設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)；以自主研發(fā)的Y型分子篩結(jié)構(gòu)二次修飾技術(shù)、ZSM-5活性恢復(fù)、重金屬涂層捕集等關(guān)鍵技術(shù)為核心，顯著提高了催化劑抗金屬能力，開發(fā)出了重油高效轉(zhuǎn)化、提高汽油辛烷值、多產(chǎn)丙烯等系列催化劑，在國內(nèi)外50余套裝置得到廣泛應(yīng)用，并成功進(jìn)入北美高端市場，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益12億元以上，使中國石油自主技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品比例提高到92%，國際競爭力進(jìn)一步增強(qiáng)。

　　6 催化新材料

　　為進(jìn)一步提高NaY沸石工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中產(chǎn)品結(jié)晶度和硅鋁比，中國石油依靠自主研發(fā)的多項(xiàng)專利和專有技術(shù)，針對高硅NaY分子篩性質(zhì)特點(diǎn)，通過營造“晶核形成”和“晶體生長”兩種不同化學(xué)環(huán)境的技術(shù)方法，開發(fā)出具有晶化時(shí)間短、結(jié)晶度高和較高硅鋁比的高性能NaY沸石合成成套技術(shù)，滿足了生產(chǎn)高性能催化材料的生產(chǎn)急需，以此為原料生產(chǎn)的分子篩活性組分在LDO-75、LDO-70等19種工業(yè)催化劑中獲得大面積成功應(yīng)用。此類材料的成功開發(fā)為今后研發(fā)系列新型催化劑奠定了材料基礎(chǔ)。