催化脫蠟：改善柴油低溫流動性的關(guān)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(huán)境而成為了眾矢之的。多國政府和國際監(jiān)管機構(gòu)紛紛發(fā)表聲明，提出希望在各自指定的時間范圍內(nèi)逐步淘汰傳統(tǒng)的烴基發(fā)動機燃料。

產(chǎn)品規(guī)格越來越嚴，提高柴油質(zhì)量和達到更高性能、滿足合規(guī)要求是全球煉油廠面臨的主要挑戰(zhàn)。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(fā)動機啟動所帶來的負面影響。當(dāng)環(huán)境溫度下降時，柴油中的蠟會開始形成結(jié)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(fā)動機點火，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

抵抗出現(xiàn)蠟晶的方法

為了生產(chǎn)出滿足在低溫環(huán)境下，仍需保持一定流動性的柴油產(chǎn)品，業(yè)界使用了各種技術(shù)改善冷流需求：從最簡單的在柴油中添加煤油這樣的輕質(zhì)燃料，到使用添加劑，或溶劑脫蠟，以及單獨添加異構(gòu)化反應(yīng)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(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，異構(gòu)化脫蠟和選擇性裂解脫蠟是兩種可行的方法。加氫異構(gòu)化通過將碳原子從直鏈的正構(gòu)烷烴重排為支鏈的異構(gòu)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(gòu)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(huán)烷或異構(gòu)烷烴的性狀產(chǎn)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(gòu)烷烴和直鏈正構(gòu)烷烴的選擇性，在業(yè)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(biāo)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(gòu)造至關(guān)重要。只有直鏈碳氫化合物分子才能進入籠狀結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移從而使反應(yīng)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(xiàn)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(jīng)煉油廠轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)品在內(nèi)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(xiàn)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(jù)是判斷其是否能在現(xiàn)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(jié)性調(diào)整低溫流動性目標(biāo)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(yīng)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(yōu)的熱平衡和產(chǎn)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(shè)計，能夠選擇性地減少柴油中正構(gòu)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(chǎn)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(yè)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(chǎn)量損失。這一步能夠?qū)⒁徊糠钟糜谡{(diào)和的中間體轉(zhuǎn)化為價值更高的柴油組分，從而補償損失的柴油產(chǎn)量。考慮到經(jīng)過處理的最終成品質(zhì)量卓越，略微損失的餾分油產(chǎn)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(tǒng)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(dāng)關(guān)鍵。由于輕質(zhì)烴的形成對循環(huán)氣的密度影響很小，因而不會干擾循環(huán)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(shè)備改造或更換循環(huán)壓縮機。在極少數(shù)石油腦較多的情況下才需要對產(chǎn)品穩(wěn)定劑做輕微調(diào)整。使用的催化劑可以經(jīng)過數(shù)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。