滅渣計—專訪第21屆中國專利金獎第一發(fā)明人、中國石化石科院加氫催化劑研究室副主任胡大為

文／本刊記者 鄭 丹

RHT 系列催化劑及成套技術問世，使實現(xiàn)“吃干榨凈”渣油的目標再進一步。

7 月14 日，國家知識產(chǎn)權局發(fā)布第二十一屆中國專利獎授獎決定，中國石化石油化工科學研究院（以下簡稱石科院）獲中國專利金獎、優(yōu)秀獎各1 項。

其中，專利金獎“一種降低重質(zhì)原料油中瀝青質(zhì)和殘?zhí)亢康姆椒ā蓖ㄟ^解決渣油加工轉化中面臨的催化劑嚴重結焦及產(chǎn)品分布惡化等問題，不但提高了加氫產(chǎn)品性質(zhì)，優(yōu)化了產(chǎn)品分布，同時還提高了催化劑運轉的穩(wěn)定性，延長了渣油加氫裝置的運轉周期。同時，該項新技術也為石油資源的充分利用提供了有力的技術支撐，在我國石油資源對外依存度不斷增加的形勢下，為提升我國的能源安全奠定了基礎。

為此，本刊記者專訪了金獎第一發(fā)明人、中國石化石科院加氫催化劑研究室副主任、教授級高級工程師胡大為。

●RHT系列渣油加氫催化劑樣品。 供圖/中國石化石科院

重油轉化仍存難題

中國石油石化：胡主任，您好！您怎樣看待原油重質(zhì)化趨勢和我國原油對外依存度持續(xù)升高的問題？這是否是催生此項金獎技術的主要原因？

胡大為：目前，世界原油重質(zhì)化的趨勢明顯，重質(zhì)油產(chǎn)率比20 年前提高了2個百分點左右，而我國原油對外依存度也由本世紀初的30%多大幅增加到70%多。不管從國家能源安全角度還是從煉油行業(yè)經(jīng)濟效益來講，都要求提高重油加工轉化的技術水平，實現(xiàn)石油資源的充分利用。此項技術對于進口中東高硫油及國內(nèi)高氮油的加工都具有良好效果。

2002 年石科院開發(fā)的第一代渣油加氫成套技術首次工業(yè)應用，經(jīng)過3～4 年的工業(yè)應用實踐，于2005 年左右開始本專利技術的研制開發(fā)。經(jīng)過7 年的努力，2012 年新技術在實驗室開發(fā)成功，2013年申請了本專利技術。

中國石油石化：此項技術為什么側重于解決催化劑嚴重結焦及產(chǎn)品分布惡化問題？

胡大為：目前，渣油加氫技術的側重點包括提高加氫產(chǎn)品性質(zhì)、改善對劣質(zhì)原料的適應性、延長渣油加氫裝置運轉周期等多個方面，為催化裂化裝置穩(wěn)定提供更優(yōu)質(zhì)的原料，獲得更多的輕質(zhì)油。催化劑結焦嚴重與產(chǎn)品分布惡化是相互影響的，都會直接影響到煉油裝置運轉的穩(wěn)定性以及直接的經(jīng)濟效益。本技術通過解決結焦等問題，不但可以提高加氫產(chǎn)品性質(zhì)，優(yōu)化FCC 裝置的產(chǎn)品分布，同時可以提高催化劑運轉的穩(wěn)定性，延長渣油加氫裝置的運轉周期。

中國石油石化：與現(xiàn)有的渣油加氫催化劑技術相比，此項技術有什么不同？

胡大為：此項技術與現(xiàn)有技術最大的不同是設計開發(fā)了擴散與反應性能相匹配的瀝青質(zhì)轉化催化劑以及脫金屬、容金屬能力突出的保護催化劑，并將兩者級配使用，使系列催化劑的瀝青質(zhì)轉化能力及對劣質(zhì)原料的適應能力大幅度提升。之前的技術由于瀝青轉化能力不足，使催化劑的結焦失活問題一直都沒有很好解決。

技術攻關攻克瓶頸

中國石油石化：此項技術如何做到大幅度提升催化劑擴散性能與加氫飽和性能的協(xié)同效應，同時將高容金屬能力的保護劑與瀝青質(zhì)轉化能力突出的催化劑相匹配？

胡大為：為達到上述效果，我們首先對瀝青轉化過程的反應機理進行了深入研究，基于反應特點對催化劑的孔結構及活性結構進行設計，使催化劑的擴散與反應性能實現(xiàn)了良好的匹配，大幅度提升了瀝青質(zhì)的轉化效率。

此外，渣油加氫過程中，原料中的金屬雜質(zhì)對于催化劑的活性中心具有極大的毒害作用，本技術通過開發(fā)高脫金屬、容金屬能力的保護劑，使下游催化劑受到金屬污染的程度降到最低，從而保證了系列催化劑的長周期穩(wěn)定運轉。

中國石油石化：在技術攻關中，您和團隊遇到并攻克了哪些瓶頸，能否舉兩個例子？

胡大為：以瀝青質(zhì)轉化催化劑的設計開發(fā)為例。瀝青質(zhì)轉化催化劑的關鍵在于催化劑的擴散與反應性能要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣就對催化劑的孔結構有特殊的要求。催化劑不僅要有足夠的反應孔道，提供盡量高的反應界面，還要有一定的擴散孔為大分子反應物提供擴散路徑。但通常氧化鋁載體都是單峰孔分布。常規(guī)擴孔方法雖然可以制得一定的擴散孔，但分布彌散，效果不佳。本技術通過大量實驗研究，將不同晶型的氧化鋁前驅(qū)體復合，得到了反應孔及擴散孔均分布集中的氧化鋁載體，使催化劑擴散及反應性能得到了良好的匹配。

再以高容金屬能力的保護劑開發(fā)為例。保護劑要有良好的容金屬能力，就需要催化劑具有足夠高的孔容。但孔容越高，對催化劑的強度越會產(chǎn)生不利的影響。針對這兩方面的矛盾，我們以氧化鋁載體為基準，在保持較高孔容的同時對載體的骨架結構進行改性，結合適當?shù)闹苽浞椒ǎ箯秃涎趸X載體在高孔容特征的同時與改性劑形成一定結構的固溶體，大幅度提升了載體的機械強度，從而實現(xiàn)了保護劑大孔容、高容金屬能力的技術目標。

占有率高前景廣闊

中國石油石化：目前，RHT系列渣油加氫催化劑及成套技術的國內(nèi)市場占有率情況怎樣？

胡大為：渣油加氫催化劑及技術在國內(nèi)市場的競爭非常激烈，包括國外約有4～5 家專利商，國內(nèi)也有多家專利商，RHT 系列催化劑憑借突出的性能，在國內(nèi)市場占有率排名第一，說明得到了用戶的廣泛認可。

本獲獎專利同時也獲得美國、臺灣地區(qū)的專利授權。以此專利為核心開發(fā)的RHT 系列渣油加氫催化劑及成套技術具有國際領先的技術水平以及突出的市場競爭力，不僅在國內(nèi)市場占有率高，而且多次出口到海外市場。

目前，RHT 系列催化劑已轉讓兩家企業(yè)進行工業(yè)生產(chǎn)。截至2019 年底，兩家企業(yè)共生產(chǎn)RHT 系列催化劑約2.8 萬噸，相關成套技術已在海內(nèi)外17 套裝置工業(yè)應用超過50 次，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

中國石油石化：當前，國內(nèi)煉廠面臨“減油增化”轉型問題，該技術能提供怎樣的助力？

胡大為：本技術的特點就是提高渣油加氫過程中瀝青質(zhì)轉化及殘?zhí)康拿摮剩四繕苏腔まD型過程中需要的技術發(fā)展方向。因此，新技術在煉廠“減油增化”過程中會發(fā)揮更大的作用。具體實現(xiàn)的途徑就是將此項新型的渣油加氫技術與我院的催化裂解工藝（DCC）技術組合，實現(xiàn)重油轉化生產(chǎn)低碳烯烴的目標。

中國石油石化：在您看來，此項技術的市場前景怎樣？

胡大為：由于渣油加氫技術是重油高效利用的重要途徑，因此未來的市場前景廣闊。此項專利技術有力地克服了重油加工過程面臨的技術瓶頸，我們將繼續(xù)攻關創(chuàng)新，提高技術競爭力。我們有信心進一步擴大市場份額，在重油加工領域發(fā)揮更大作用。