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。