全球主要煉油催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展 趨勢展望

周占紅

（中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西? 欽州? 535000）

摘要：：隨著社會發(fā)展和經(jīng)濟水平提升以及現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，石油行業(yè)、煉油工業(yè)在急劇增長的市場需求推動下面臨著巨大的發(fā)展機遇，而煉油催化劑也進入了快速發(fā)展階段。原油的重質(zhì)化與劣質(zhì)化、石油產(chǎn)品質(zhì)量的快速升級更新、市場對煉油產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)的變化都對煉油工藝和其催化劑的使用、催化劑的性能提出了更高層次的優(yōu)化標準，推進煉油工藝和催化劑工藝發(fā)展的同時也為其帶來了更多的挑戰(zhàn)。本篇文章首先介紹全球市場范圍內(nèi)主要煉油催化劑的相關(guān)內(nèi)容和技術(shù)工藝，再針對全球主要煉油催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢展望進行簡要的分 析，以期能夠為當前煉油行業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新提供一點參考。

關(guān)鍵詞 ：煉油催化劑 ；全球市場 ；發(fā)展現(xiàn)狀 ；發(fā)展趨勢 ；展望

0 引言

        隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步和人們經(jīng)濟水平的提升，對石油化工產(chǎn)品的需求不斷增長。市場需求的持續(xù)增長也推動著全球石油生產(chǎn)和煉油工藝的進步。對人類現(xiàn)有 技術(shù)來講，石油資源的開發(fā)和利用是人類文明的一大進步，人類使用石油產(chǎn)品已經(jīng)持續(xù)了數(shù)百年，這也促使著煉油工藝的不斷進步和更新，如此才能夠滿足日漸龐大 的產(chǎn)品需求市場。事實上，煉油工藝在全球范圍的應(yīng)用極為廣泛，筆者將從全球煉油催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀及需求趨勢入手，著重分析全球主要煉油催化劑當中催化裂化、 清潔汽柴油加氫、FCC 原料預(yù)處理等催化劑最新研究 發(fā)展方向，重點分析提高催化劑選擇性和活性、改善原料適應(yīng)性、最大程度上延長裝置運行周期等煉油催化劑工藝技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，以期能夠通過煉油催化劑工 藝的發(fā)展的現(xiàn)狀分析，對我國煉油工業(yè)發(fā)展價值、企業(yè) 效益影響力以及需要開發(fā)適用于我國煉油行業(yè)特色的催化劑等方面提供一點綿薄之力。

1 全球主要煉油催化劑

1.1 清潔燃料專用催化劑

       當前，在國際上各個國家對于汽油質(zhì)量升級技術(shù)的研究都在不斷推進，而且 FC 汽油質(zhì)量升級技術(shù)在很多國家都得到了廣泛的應(yīng)用。如美國將預(yù)處理與后處理進 行了融合應(yīng)用，以此來進行 FCC 汽油品質(zhì)的增強與提升，在美國大約占 60%~75% 的煉廠選用 FCC 汽油后加氫處理技術(shù)，實現(xiàn)了對 Tier Ⅲ標準產(chǎn)品的改進，除此之外，多數(shù)煉廠都運用預(yù)處理技術(shù)，處理后在進行 FCC 汽油的后處理，如此就能夠有效降低 FCC 汽油因全餾分加氫而導(dǎo)致辛烷值損失的發(fā)生率。

       Albemarle/ExxonMobil 公司是其中較為具有代表 性的企業(yè)，其所研究的 RT-235 型催化劑具備較高的實用性，能夠用于大幅脫硫的生產(chǎn)裝置，相比 RT-235 催化劑而言，其已有的催化劑重點放在了建立在脫硫活 性優(yōu)勢前提上的選擇性方面，改進了裝置的穩(wěn)定性。 RT=235 活性較高且選擇性較強，其在全球市場中已經(jīng)推出了超過 20 套裝置，整體盈利性較高。通過實際的驗證看出，其使用壽命可以達到 5a 以上，整體操作的 靈活性、實用性都能夠有所提升，尤其在劣質(zhì)原料的處理方面和法辛烷值的研究方面有著很高的適用性優(yōu)勢。

       另外，該企業(yè)自主研發(fā)的 FCC 原料油加氫處理催化劑，能夠生產(chǎn)出 Tier Ⅲ標準的清潔汽油。并且為了能夠促使催化劑具備較好的高加氫脫硫活性，提高其運行的穩(wěn)定性，為此進行了 Ni-Co-Mo 三金屬類型的設(shè)計、具備較高效果的 FCC 原料油預(yù)處理技術(shù)，已經(jīng)達到高低壓環(huán)境中也可以穩(wěn)定運行的效果。較之 KF—905 催化劑，KF—907 催化劑的加權(quán)平均床層溫度降低 -13.8 到 -12.2 ℃，增強加氫脫硫活性達到 15%~20%^[1]。

1.2 FCC 催化劑

       分析 FCC 催化劑首先要談一談多產(chǎn)丁烯。烷基化裝置的原材料是 FCC 裝置所復(fù)產(chǎn)出的異丁烷與丁烯，目前國際市場中，烷基化油整體的需求量正幾句上 漲，這直接導(dǎo)致丁烯的用量也大幅提升。由此可以看出，作為生產(chǎn)丁烯的 FCC 技術(shù)未來必然會得到很好的 發(fā)展和改進研究。如美國的 grace 企業(yè)自主研制和生產(chǎn)的 Achieve-400 催化劑和與其相匹配的 GBA 助劑，其 是生產(chǎn)丁烯水平較高的專業(yè)性裝置，原理在于有限裂解 汽油中 C ≥ 7 的烯烴，由此產(chǎn)出丁烯。而美國另一家企業(yè) UOP，其自主設(shè)計出的 250 萬 t/a FCC 裝置，其生產(chǎn)主要是采用次催化劑的方式，較之原生產(chǎn)方式中使用的催化劑，此催化劑可以實現(xiàn)丙烯與丁烯選擇性的有效強化，這對于增強石腦油辛烷值和丁烯生產(chǎn)率有著很好的效果，且其助劑所設(shè)計的生產(chǎn)方案更具靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)有效提升丁烯收率，同時還可以保證收獲丁烯與丙烯選擇性的提升。

       其次，多產(chǎn)丙烯。美國 Grace 企業(yè)所開發(fā)研制的多產(chǎn)丙烯 Olefins 的一系列助劑產(chǎn)品當中 HZ 型能夠在多產(chǎn)丙烯裝置方面有著更高的適用性，而 MZ 系列則能夠 更好的滿足更高標準的丙烯收率。反觀 OlefinsHZ 助劑與其配套研究研制的 ProtA-gon-4G 催化劑進行了組合應(yīng)用后，能夠促使裝置得到很好的改進優(yōu)化，如 ：增強丙烯收率，激發(fā)催化活性，即使在焦炭差環(huán)境的可調(diào)情況中，也可以實現(xiàn)按照分餾塔塔底油質(zhì)量要求進行相應(yīng) 的優(yōu)化，還可以整體的提高 FCC 裝置操作的整體靈活水平，并具備更高的流化性、催化劑耐磨性 ^[2]。

       第三，處理重原料油。FCC 裝置主要是以提升液體收率為目標，并降低油漿的生成率，重原料油當中所含有的金屬離子污染物，包括鐵、鎳、釩在內(nèi)的元素等都會對 FCC 催化劑的效果產(chǎn)生一定的影響。因此，作為活性脫氫催化劑組分的鎳離子，其可以實現(xiàn)氫氣和焦炭收率的合理化提升，原料中的鎳離子含量不多的情況下，即使只是沉積在催化劑表面，同樣可以提高氫氣與焦炭的收率。

       從鎳離子鈍化的角度來講，BASF 企業(yè)以此進行了渣油 FCC 催化劑工藝的研究和開發(fā)，被稱為 BBT 硼基 技術(shù)，其核心關(guān)鍵的技術(shù)原理為 FCC 設(shè)置反應(yīng)下，根據(jù)硼離子所具有的流動性，針對位鈍化鎳離子合理做出選擇性捕捉，這在很大程度上提高了 BB 統(tǒng)計數(shù)的抗金 屬特性，比原有的傳統(tǒng)技術(shù)鈍化工藝有著更好的優(yōu)勢，而且也實現(xiàn)了催化性能的優(yōu)化 ^[3]。

       這一技術(shù)的應(yīng)用所開發(fā)的第一代催化劑，其融合了金屬鈍化功能與孔道結(jié)構(gòu)。并針對中游原料分子的分散 限制做出了優(yōu)化改進，使其分散限制得到了降低。如此就能夠?qū)崿F(xiàn)對高渣油轉(zhuǎn)化率的增強。而且在實踐中發(fā)現(xiàn)，氫氣收率和焦炭差都能夠得到很好的改進和優(yōu)化。此外，也提高了高附加值汽油和低碳烯烴的收率，對分餾塔塔底油質(zhì)做出了很大程度上的提升。將第一代催化劑與之相比，第一代催化劑僅僅只能夠?qū)崿F(xiàn)。部分渣油原料的有效處理。第二代催化劑則得到了大幅度的改良，可以進行渣油的 FCC 原料處理。最大程度上實現(xiàn)加油轉(zhuǎn)化率的最大化，到第三代催化劑除了具備第二代催化劑的性能優(yōu)勢之外，還進行了塔底油質(zhì)量的改良 ^[4]。

2 當前煉油催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢展望

2.1 全球煉油催化劑發(fā)展現(xiàn)狀

       伴隨著全球范圍內(nèi)煉油工藝水平的不斷增長和升 級，石油產(chǎn)品生產(chǎn)的標準不斷提升，特別是在市場需求 不斷增長下，化工原料的需求量也急劇升高，由此也使 得煉油催化劑消耗量日漸增大，整體消耗量也呈現(xiàn)出了 逐步遞增的情況。尤其一些新興經(jīng)濟體和發(fā)展中國家，無論消耗量還是增長量都逐年增加，而由于這些國家和 地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平和煉油技術(shù)、油品化工原料等需求都 存在不同程度上的差異，煉油催化劑需求量也存在很大不同，從同一類催化劑角度來說，不同地區(qū)和國家的基 本需求量也會出現(xiàn)很大的差距。如國際上對催化裂化催化劑（FCC 增產(chǎn)低碳烯）烴類催化劑而言，北美洲地區(qū)的需求量位列第一，亞洲則是對增產(chǎn)汽油類催化劑需求量最大 ^[5]。

       FCC 催化劑消耗最大的市場是北美和亞太。通過相關(guān)數(shù)據(jù)的了解可以發(fā)現(xiàn)，在 2017 年，F(xiàn)CC 催化劑與汽油類催化劑整體的需求量分別占據(jù)了全球范圍內(nèi)市場的 41% 和 32%。2017~2020 年，從全球市場來看，煉油催化劑需求量年均增長速度在 3.76%，而且呈現(xiàn)遞增趨勢。截止到 2020 年，全球煉油催化劑的需求消費金 額已經(jīng)超出了 48 億美元，有專家計算，預(yù)計到 2025 年將會達到 59 億美元，甚至會超出這一數(shù)字。究其原因，是因為包括美國致密油在內(nèi)的全球市場中，非常規(guī)原油加工量持續(xù)增加，同時油品和環(huán)保標準的嚴格化等多種原因所導(dǎo)致的，美國的致密油加工量快速提升，使得 FCC 催化劑的需求量急速增加，對催化劑容金屬性能 的標準和水平也更加嚴格。另外也需要更強性能的多產(chǎn)丁烯 ^[6]。

2.2 全球煉油催化劑的發(fā)展趨勢展望

       目前全球范圍內(nèi)油品標準日趨嚴格，同時，能夠有效提高油品質(zhì)量的加氫技術(shù)水平也在不斷的提高，通過現(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，可以說，加氫催化劑未來的整體發(fā)展趨勢必然會在需求量持續(xù)增長情況下逐漸上升。根據(jù)相關(guān)專家預(yù)測，預(yù)計到 2025 年，在加氫催化劑工藝當中所重點使用的鎳、釩、鈷、鉬等金屬元素催化劑需求量將大幅升高，在全球范圍內(nèi)煉油催化劑市場內(nèi)的占比將會占據(jù)超 36%^[7]。

       在近幾年，亞太地區(qū)和非洲以及中東地區(qū)，關(guān)于煉油、聚合、化學合成等所有催化劑需求和消費需求與日俱增，目前已經(jīng)超過了歐美等發(fā)達國家所屬地區(qū)。通過2013 年消費金額與 2018 年消費金額對比發(fā)現(xiàn)，亞太地區(qū) 2013 年的消費金額是 51.9 億美元，而北美和西歐則為 50.4 和 37 億美元，到 2018 年，亞太地區(qū)所有煉油催化劑需求的消費金額已經(jīng)達到了 72.45 億美元，而北美和西歐則分別為 59.9 億美元和 42.7 億美元 ^[8]。

       通過這一數(shù)據(jù)的分析來看，未來汽油加氫技術(shù)催化劑市場的范圍將不斷擴大，且其擴能將會發(fā)展到極致。其次重油加氫技術(shù)與 FCC 異構(gòu)化加氫裂化、渣油加氫、 石腦油加氫以及烷基化也會在相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展下得以全面的研發(fā)和提升重整。這也就意味著與其相配套的催化 劑需求量將會以幾何式增長。但是從各種煉油催化劑使用的周期差異化角度來說，在用量上并不會做到與擴能的同步提升，反而會在不同需求量下呈現(xiàn)個別的遞增或 遞減 ^[9]。

       市場銷售額統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，銷售額較為突出的是 加氫催化劑和加氫裂化，其總數(shù)額將會占全球范圍總量超過 47%，而僅次于此的是 FCC 催化劑，總量將發(fā)展 41%，再次則為重整催化劑，約為 8%，依次排列為烷基化催化劑，占 5%，其他則為 1%^[10]。

3 結(jié)語

       事實上，雖然全球煉油催化劑工藝的更新和升級改進，對于當前發(fā)展已經(jīng)較為成熟的煉油行業(yè)來講，整體作用并不明顯，但從實際的應(yīng)用角度來講，各大煉油企業(yè)，尤其全球市場范圍內(nèi)的各煉油廠所使用的原料產(chǎn)物和相關(guān)設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)存在一定的差異，采用專業(yè)化和針對性較強的催化劑以得到理想的產(chǎn)品化或化工原料層面來講，將對催化劑的高適用性和選擇性更加注重，這就 能夠有效地適應(yīng)煉油企業(yè)設(shè)備，如 FCC 裝置設(shè)備所具 有廣泛實用性能夠滿足多種汽油化工原料生產(chǎn)，決定了煉油催化劑的要求和相應(yīng)使用標準較為繁雜，也正因如此，全球范圍內(nèi)不同煉油企業(yè) FCC 催化劑的升級研究 和改進從未停止，其市場份額占比已經(jīng)逐漸達到了全球煉油催化劑市場的近 50%。

       作為世界上第二大煉油主體的中國，F(xiàn)CC 加工水平僅次于美國，而且 FCC 是煉油企業(yè)的重要二次加工設(shè)備，其整體的技術(shù)水平直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益最大化。由此可以看出，適時的進行煉油工藝和催化劑開 發(fā)的成本控制，實現(xiàn) FCC 催化劑針對性更強的研究極 為重要。另外，清潔燃料使用需求量的不斷增長和市場 的日益擴大。直接推動了 FCC 原料的預(yù)處理和催化劑，柴油后處理設(shè)備整體性能的研究和進步，使得全球市場 加氫類催化劑使用量持續(xù)遞增。而且整體的市場份額已經(jīng)達到了全球范圍內(nèi)的 33% 左右。不得不提到的是汽柴油加氫處理催化劑。所具有的價值作用較大，需要給予足夠的重視。我國目前清潔燃料研究。技術(shù)水平正在 逐年的提升，根據(jù)現(xiàn)有的進步和所取得的成果，在未來 的幾年內(nèi)，與其相配套的煉油催化劑，在需求量和標準方面都會得到持續(xù)的增加，這也就意味著，我國要將研 發(fā)重點放在汽柴油加氫處理催化劑結(jié)構(gòu)活性、選擇性方面，還要重視成本和使用周期問題。

【上一篇：節(jié)氫型煉油加工工藝技術(shù)進展】

【下一篇：催化裂化催化劑】