油品升級的催化“杠桿”—訪石油化工科學研究院院長龍軍

○ 文／本刊記者 張起花

在我國掀起的“環境保衛戰”中，催化劑的作用凸顯出來，它在整個油品升級過程中起著關鍵作用。

霧霾天氣的困擾急劇增加，國家相關部門不得不在環境治理上發力。國務院常務會議制定下油品質量升級時間表后，我國煉油企業絲毫不敢怠慢，不遺余力向目標奮進。

在這場“環境保衛戰”中，實現石油高效轉化和清潔利用的重要推手—催化劑的作用就凸顯出來。它在整個油品升級過程中起著關鍵作用。就此，本刊記者專門采訪了石油化工科學研究院院長龍軍。

彰顯技術魅力

中國石油石化：龍院長，您好！在我國油品升級時間越來越緊迫的當下，各大煉油企業都在想方設法向更加清潔的油品生產目標邁進。在這項工作當中，您覺得催化劑究竟扮演了什么樣的角色，催化劑技術的研發又該發揮出怎樣的作用？

龍軍：石油煉制離不開催化劑，油品質量升級更與催化劑的活性與選擇性等息息相關。石油煉制過程中發生的化學反應需要消耗相當的能量,催化劑的作用就在于能有效地降低反應的能壘。因為化學反應的能壘越高，需要的能量就越多，煉油企業的能耗就越大。而性能優良的催化劑，既能降低企業能耗，又能提高煉制過程的選擇性,有利于煉油企業生產出更加符合環保要求的產品。

目前，我國現代煉油廠全技術流程中各類石油煉制技術總共近60個，其中70%以上是化學過程，而化學煉制技術中大多數是需要使用催化劑的催化化學過程。由此足見催化劑在我國煉油技術創新與發展過程中的重要作用。實現油品質量升級，各類煉油新催化劑發揮了中流砥柱的關鍵支撐作用。

中國石油石化：既然催化劑在我國油品升級過程中發揮的作用如此重大，那這是否意味著伴隨我國油品升級步伐的加快，催化劑技術也要經歷一個艱難的升級過程？

龍軍：是這樣。我國20世紀末開始啟動車用油品清潔化進程，陸續制定了清潔汽柴油國家標準，并設定了嚴格的實施時間。由于裝置構成等原因，煉油企業供應清潔油品存在先天不足，依靠新建裝置一方面投資巨大，另一方面建設周期太長，因此必須立足自主技術創新，以較少投資、較低成本和較短時間走出一條符合中國國情的油品質量升級之路。以汽油為例，無論是降低烯烴還是降硫，都首先依賴催化劑的升級換代。支撐油品質量升級，催化劑技術必須領先一步。這是一個充滿艱辛和挑戰的自主創新過程。

石科院作為煉油技術創新的主力軍，始終堅持以滿足中國煉油工業發展的技術需求為己任。在進入新世紀煉油企業遭遇油品質量升級的巨大壓力下，舉全院之力，完全依靠自主技術創新，成功開發出符合中國煉油裝置特點、具有我國自主知識產權的清潔汽柴油低成本生產成套技術，并獲得廣泛應用，使中國石化煉油企業在重大挑戰面前，以較少投資、較低成本并在較短時間內實現了汽油質量升級，用10年時間走完了西方發達國家用二三十年完成的油品質量升級之路。

以京V汽油為例，2012年中國石化燕山石化、齊魯石化、滄州石化生產硫含量小于10ppm清潔汽油特供北京市，其中95%以上汽油是應用石科院開發的汽油降硫技術生產的。

探索中前行

中國石油石化：貴院為配合我國油品升級工作，在催化劑的研發方面做出了哪些努力，取得了怎樣的成效？

龍軍：在油品升級過程中，我們遇到的第一個難題是降烯烴。由于歷史原因，我國原油性質特殊，與歐美以催化裂化、催化重整、烷基化等多種煉油技術生產汽油不同，中國以催化裂化為主生產汽油，導致我國汽油烯烴含量居高不下。1999年制定的GB179302 - 1999 車用清潔汽油標準規定汽油烯烴含量不得大于35%，而同年由國家石油產品質量監督檢驗中心對全國各煉油廠普查的結果卻是，在生產的各類汽油中，平均烯烴含量為43%，烯烴含量超過35 %的占80%，個別汽油烯烴含量高達75%。

這是史無前例的挑戰。之所以這樣說是因為西方國家汽油池中催化裂化汽油的比例比我國低得多。因此，西方國家不存在汽油降烯烴的問題。我們無先例可循，必須完全立足自主技術解決問題。對此，石科院首先提煉出催化裂化汽油降烯烴技術開發過程中需解決的科學問題，然后通過開展導向型基礎研究，加深對石油烴分子催化裂化反應化學的認識，由此啟發科研人員產生降低汽油烯烴的技術創新思路模式。經過實驗室小型實驗、中型試驗、工業試驗，最終開發出具有自主知識產權的MIP技術，使汽油中的烯烴含量下降到35%左右。2003年,中國煉油工業又面臨環保法規進一步升級與經濟效益普遍滑坡雙重壓力，我國煉油企業迫切需要不但能深度降低汽油烯烴,同時還能增產高價值丙烯少產低價值干氣以提高經濟效益的創新技術。因此， 我們又通過導向性基礎研究，創新技術研發思路，開發出MIP-CGP 技術和專用催化劑，使汽油烯烴既能進一步降低到18%以下，又能多生產出高價值的丙烯、少產出低價值干氣，取得了很好的經濟和社會效益。

MIP、MIP- CGP技術分別獲得2004和2006年度國家科技進步二等獎，并獲得量大面廣的工業應用。到目前為止，國內煉油企業采用MIP、MIP-CGP的催化裂化裝置總加工量已超過國內催化裂化能力的一半以上。

開拓中發展

中國石油石化：如果降烯烴是催化劑研發和生產單位在油品升級路上遇到的第一只“攔路虎”，那么此后你們又遇到了哪些挑戰，是如何攻克的？

●石科院研制的改進型加氫脫硫催化劑正在金陵石化硅油加氫裝置加裝，可全部代替同類進口產品。攝影/徐 捷

龍軍：仍以清潔汽油生產為例，清潔汽油質量升級除了需要降烯烴外還要降硫。這是我們遇到的第二個挑戰。隨著清潔汽油質量標準不斷提升，汽油中硫含量由原來不大于1000微克/克（國Ⅰ），要逐步降低至10微克/克以下（國V）,指標越來越高，難度也越來越大。但是，經過大家的努力，取得了豐碩的成果。

比如，我們研發的RSDS催化加氫脫硫技術是一項達到國際先進水平的技術。第一代RSDS催化劑技術于2003年在中國石化上海分公司和長嶺分公司成功地進行了工業應用，平均脫硫率達91.4%、產品硫含量36 微克/克、抗爆指數損失1.3、液收100%。第二代RSDS催化劑技術同第一代相比，相同脫硫率下烯烴飽和率下降40%左右，具有更好的脫硫和保持汽油辛烷值的能力，已在多套裝置上得到成功的工業應用，達到預期效果。

在石科院開發的諸多脫硫技術中，值得一提的還有S-Zorb催化劑技術。中國石化2007年從美國康菲公司買斷了S-Zorb吸附脫硫技術，并把該技術作為煉油企業汽油質量升級的一個重要措施。但遺憾的是，與該技術相配套的專用催化劑技術卻掌握在國外另一家催化劑公司手中，不對中國石化轉讓。

為此，石科院專門成立自主研發S-Zorb催化劑技術的科研團隊，潛心鉆研，在獲得深度脫硫的同時保持辛烷值的技術創新構思，并在此基礎上開發出升級版的專用催化劑。該催化劑在我國多套S-Zorb工業裝置上的應用結果表明，整體性能優于國外催化劑。

創新沒有止境

中國石油石化：目前，我國催化劑技術支持各煉油企業將汽柴油產品升級到國Ⅴ標準已經完全沒有問題了。接下來，貴院的重點工作會是什么呢？

龍軍：為推動國民經濟發展、滿足人民群眾的需要，我國石油煉制工業還有較大的發展空間和戰略機遇，但預計要應對許多諸如劣質原油加工、重質渣油高效轉化、清潔燃料生產、綠色低碳煉制、高價值石油產品生產等挑戰，這些都會對石油煉制科技界技術創新包括催化劑技術創新不斷提出新的課題。