中国石油介孔分子筛技术取得突破性进展

  由中国石油石油化工研究院开发的介孔分子筛开发应用技术取得突破性进展,日前在兰州石化公司120万吨/年重油催化裂化装置得到了成功应用。经国家一级查新机构认定,包含介孔分子筛的FCC催化剂,目前尚无在规模化催化裂化装置上应用的报道,表明中国石油石化院的技术应用水平在该领域走到了世界前列。

  开发适用于大分子转化的介孔分子筛催化新材料一直是国际难题。近年来,科研人员对介孔分子筛合成技术的研究不断深入,在基础理论和反应过程等方面取得瞩目成果,但制约介孔分子筛应用的三个关键问题一直没有得到有效解决:一是介孔分子筛孔壁结构的无定形化,直接导致其在苛刻反应条件下结构坍塌;二是在晶体结构中四配位Al作为酸性位来源的缺失,导致酸活性位不足;三是介孔分子筛合成中大量有机模板剂的使用制约其规模化生产。

  介孔分子筛作为联通催化剂大孔和微孔的桥梁,在大分子裂化方面具有广阔的发展前景,但由于生产成本高昂、水热稳定性难以满足催化裂化苛刻反应条件,使其在催化裂化催化剂中的应用成为世界性难题。在国家科技支撑计划项目和中国石油科技项目的支持下,针对制约介孔分子筛技术发展的关键科学问题,石化院高雄厚和北京化工大学刘洪涛团队组成联合攻关项目组,历经十余年潜心研究,在介孔分子筛结构构造与合成体系创建方面,取得了重大突破,构建了孔壁拟晶态组装法提高稳定性、创制了预置高含量四配位铝提高酸性、发明了高浓体系晶种法合成介孔分子筛的低成本制备新方法,使水热稳定性提高2.5倍,酸量提高近1倍,分子筛生产成本降低70%,攻克了从实验室小试到工业化生产的许多难题,在国际上首次成功开发出工业连续生产低成本、环保化、高性能介孔分子筛的成套技术。

  由于在介孔分子筛基础理论研究和合成技术方面取得了重大突破,使中国石油在介孔分子筛基础材料的研发水平跃居国际先进行列。以此为基础,项目组以高性能介孔分子筛为功能组分(商业牌号为MASTER-1),开发出深度降低催化汽油烯烃含量的催化裂化催化剂LPC-65,并于今年9月在兰州石化成功应用。工业应用表明:在原料劣质化程度加剧、催化剂消耗降低30%的条件下,产品分布全面改善,尤其是汽油烯烃由35%降到了30%,最低达到28.3%。在关键时刻,LPC-65催化剂以优异的深度降烯烃性能,为兰州石化生产国Ⅵ汽油、提高企业效益提供了有力的技术支持。这也是介孔分子筛在国际上首次规模化应用到百万吨级催化裂化装置,充分证明了MASTER-1分子筛具有突出的水热稳定性和重油转化能力。项目实施中已发表SCI收录论文12篇,申报发明专利8件,其中涉及合成、改性、应用的6件核心发明专利已获授权。论文多次被哈佛大学学者等引用并给予高度评价。

  高水热稳定性、高酸量介孔分子筛高效合成技术的开发成功,是国际介孔分子筛领域合成技术的重大突破,也是中国石油石化院科研工作以基础研究重大突破为前导、促进技术进步的成功范例。新材料不但为介孔分子筛应用于催化裂化、加氢裂化等炼油催化剂创造了条件,而且可为提高精细化工、环境保护等催化过程的反应效率提供新途径,对于推动催化学科发展和分子筛产业发展有重要的科学价值。
 

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