催化脫蠟：改善柴油低溫流動性的關鍵工藝

在過去幾年中，柴油燃料因其燃燒會排放一氧化碳、氮氧化物、顆粒物等污染物，由此損害健康與環境而成為了眾矢之的。多國政府和國際監管機構紛紛發表聲明，提出希望在各自指定的時間范圍內逐步淘汰傳統的烴基發動機燃料。

產品規格越來越嚴，提高柴油質量和達到更高性能、滿足合規要求是全球煉油廠面臨的主要挑戰。另一大難題是在寒冷氣候時柴油燃料中逐漸沉積的石蠟，及其對發動機啟動所帶來的負面影響。當環境溫度下降時，柴油中的蠟會開始形成結晶并凝固，從而影響柴油的流動性。這些蠟晶可能會帶來一系列潛在問題，如堵塞燃油濾清器，妨礙發動機點火，導致設備損壞。

抵抗出現蠟晶的方法

為了生產出滿足在低溫環境下，仍需保持一定流動性的柴油產品，業界使用了各種技術改善冷流需求：從最簡單的在柴油中添加煤油這樣的輕質燃料，到使用添加劑，或溶劑脫蠟，以及單獨添加異構化反應器和先進的催化脫蠟。然而，這些方法或具有局限性，或有高成本和損失成品率等重大缺陷。相較而言，使用加氫器改善低溫流動性具備其它方式無法比擬的操作優勢和經濟優勢，異構化脫蠟和選擇性裂解脫蠟是兩種可行的方法。加氫異構化通過將碳原子從直鏈的正構烷烴重排為支鏈的異構烷烴來改善原料的低溫流動性，而加氫裂化則通過將長鏈正構烷烴分解成兩個更小的分子來降低濁點和／或傾點。為了在加氫器或是超低硫柴油單元中對石蠟烴進行選擇性裂解，而避免低溫流動性良好的環烷或異構烷烴的性狀產生不良的改變就必須使用特殊催化劑。

科萊恩催化劑的作用

加氫裂化催化劑由于其對支鏈異構烷烴和直鏈正構烷烴的選擇性，在業界使用了近20年之后仍然是中間餾分油品脫蠟處理的實際標準。科萊恩的中孔沸石催化劑，例如用于含硫柴油（與加氫脫硫催化劑合用）的HYDEX-G及其姊妹催化劑，用于潤滑油的HYDEX-L，因其獨特的酸性分布特點，處理效果卓越。

催化劑的構造至關重要。只有直鏈碳氫化合物分子才能進入籠狀結構孔道，從而被裂解成更小更輕的分子。催化劑中的非貴金屬促使氫的轉移從而使反應生成物有效地從催化劑表面釋放出來，并避免了積碳。

這些催化劑可以作為獨立的解決方案使用，也可以加入現有的中間餾分加氫或超低硫柴油單元中使用，適用于包括直餾分油和經煉油廠轉換后的產品在內的幾乎所有類型的原料。處理有多個分流點的中間餾分油時，在現有的中間餾分加氫裝置中加入選擇性加氫裂化催化劑是常用的方法。挑選催化劑的一項重要依據是判斷其是否能在現有的加氫處理器中直接使用很小的脫蠟層，因為這可以保證在季節性調整低溫流動性目標時能達到更好的操控而對加氫器的操作和平衡幾乎沒有影響，卻對整體的煉油效率、靈活性和利潤則有重大的提升作用。

此外，選擇性裂解是一個吸熱過程，因此在加氫脫硫反應器中的兩層加氫催化劑床層之間加入一層加氫裂解催化劑床層，能夠獲得最優的熱平衡和產品最佳的低溫流動性。非貴金屬脫蠟催化劑是專為高硫柴油設計，能夠選擇性地減少柴油中正構烷烴的含量。值得注意的是，使用選擇性加氫裂解催化劑可能會輕微減少柴油的產量，同時增加氫氣的消耗，具體情況取決于操作的嚴苛程度和低溫流動性的改善要求。業界常常通過使用沸點（分餾點）較高的原料成分來避免選擇加氫裂化裝置帶來的產量損失。這一步能夠將一部分用于調和的中間體轉化為價值更高的柴油組分，從而補償損失的柴油產量。考慮到經過處理的最終成品質量卓越，略微損失的餾分油產量和增加氫氣消耗幾乎可以忽略不計。

選擇性加氫裂解催化劑系統的另一個特點是能夠減少氣體的生成，這對于已有的加氫處理單元來說相當關鍵。由于輕質烴的形成對循環氣的密度影響很小，因而不會干擾循環氣壓縮機的運行。此外，使用直接加入選擇性脫蠟催化劑通常不需要昂貴的設備改造或更換循環壓縮機。在極少數石油腦較多的情況下才需要對產品穩定劑做輕微調整。使用的催化劑可以經過數次再生以延長使用壽命，這也有助于運營效益的進一步提升。