全球主要煉油催化劑的發展現狀及發展 趨勢展望

周占紅

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司廣(guǎng)西石化分公司，廣(guǎng)西  欽州  535000）

摘要：：随著社會發展和經濟水平提升以及現代科學技術的進步，石油行業、煉油工業在急劇增長的市場需求推動下面臨著巨大的發展機遇，而煉油催化劑也進入瞭快速發展階段。原油的重質化與劣質化、石油産品質量的快速升級更新、市場對煉油産品需求結構的變化都對煉油工藝和其催化劑的使用、催化劑的性能提出瞭更高層次的優化标準，推進煉油工藝和催化劑工藝發展的同時也爲其帶來瞭更多的挑戰。本篇文章首先介紹全球市場範圍内主要煉油催化劑的相關内容和技術工藝，再針對全球主要煉油催化劑的發展現狀與發展趨勢展望進行簡要的分 析，以期能夠爲當前煉油行業發展和技術創新提供一點參考。

關鍵詞 ：煉油催化劑 ；全球市場 ；發展現狀 ；發展趨勢 ；展望

0 引言

        随著(zhe)現代科學技術的進步和人們經濟水平的提升，對石油化工産品的需求不斷增長。市場需求的持續增長也推動著(zhe)全球石油生産和煉油工藝的進步。對人類現有 技術來講，石油資源的開發和利用是人類文明的一大進步，人類使用石油産品已經持續瞭(le)數百年，這也促使著(zhe)煉油工藝的不斷進步和更新，如此才能夠滿足日漸龐大 的産品需求市場。事實上，煉油工藝在全球範圍的應用極爲廣泛，筆者将從全球煉油催化劑的發展現狀及需求趨勢入手，著(zhe)重分析全球主要煉油催化劑當中催化裂化、 清潔汽柴油加氫、FCC 原料預處理等催化劑最新研究 發展方向，重點分析提高催化劑選擇性和活性、改善原料适應性、最大程度上延長裝置運行周期等煉油催化劑工藝技術發展的主要趨勢，以期能夠通過煉油催化劑工 藝的發展的現狀分析，對我國煉油工業發展價值、企業 效益影響力以及需要開發适用於我國煉油行業特色的催化劑等方面提供一點綿薄之力。

1 全球主要煉油催化劑

1.1 清潔燃料專用催化劑

       當前，在國際上各個國家對於(yú)汽油質量升級技術的研究都在不斷推進，而且 FC 汽油質量升級技術在很多國家都得到瞭(le)廣泛的應用。如美國将預處理與後處理進 行瞭(le)融合應用，以此來進行 FCC 汽油品質的增強與提升，在美國大約占 60%~75% 的煉廠選用 FCC 汽油後加氫處理技術，實現瞭(le)對 Tier Ⅲ标準産品的改進，除此之外，多數煉廠都運用預處理技術，處理後在進行 FCC 汽油的後處理，如此就能夠有效降低 FCC 汽油因全餾分加氫而導緻辛烷值損失的發生率。

       Albemarle/ExxonMobil 公司是其中較爲具有代表 性的企業，其所研究的 RT-235 型催化劑具備較高的實用性，能夠用於大幅脫硫的生産裝置，相比 RT-235 催化劑而言，其已有的催化劑重點放在瞭(le)建立在脫硫活 性優勢前提上的選擇性方面，改進瞭(le)裝置的穩定性。 RT=235 活性較高且選擇性較強，其在全球市場中已經推出瞭(le)超過 20 套裝置，整體盈利性較高。通過實際的驗證看出，其使用壽命可以達到 5a 以上，整體操作的 靈活性、實用性都能夠有所提升，尤其在劣質原料的處理方面和法辛烷值的研究方面有著(zhe)很高的适用性優勢。

       另外，該企業自主研發的 FCC 原料油加氫處理催化劑，能夠生産出 Tier Ⅲ标準的清潔汽油。並且爲瞭能夠促使催化劑具備較好的高加氫脫硫活性，提高其運行的穩定性，爲此進行瞭 Ni-Co-Mo 三金屬類型的設計、具備較高效果的 FCC 原料油預處理技術，已經達到高低壓環境中也可以穩定運行的效果。較之 KF—905 催化劑，KF—907 催化劑的加權平均床層溫度降低 -13.8 到 -12.2 ℃，增強加氫脫硫活性達到 15%~20%^[1]。

1.2 FCC 催化劑

       分析 FCC 催化劑首先要談一談多産丁烯。烷基化裝置的原材料是 FCC 裝置所複産出的異丁烷與丁烯，目前國際市場中，烷基化油整體的需求量正幾句上 漲，這直接導緻丁烯的用量也大幅提升。由此可以看出，作爲生産丁烯的 FCC 技術未來必然會得到很好的 發展和改進研究。如美國的 grace 企業自主研制和生産的 Achieve-400 催化劑和與其相匹配的 GBA 助劑，其 是生産丁烯水平較高的專業性裝置，原理在於(yú)有限裂解 汽油中 C ≥ 7 的烯烴，由此産出丁烯。而美國另一家企業 UOP，其自主設計出的 250 萬 t/a FCC 裝置，其生産主要是採用次催化劑的方式，較之原生産方式中使用的催化劑，此催化劑可以實現丙烯與丁烯選擇性的有效強化，這對於(yú)增強石腦油辛烷值和丁烯生産率有著(zhe)很好的效果，且其助劑所設計的生産方案更具靈活性，能夠實現有效提升丁烯收率，同時還可以保證收獲丁烯與丙烯選擇性的提升。

       其次，多産丙烯。美國 Grace 企業所開發研制的多産丙烯 Olefins 的一系列助劑産品當中 HZ 型能夠在多産丙烯裝置方面有著更高的适用性，而 MZ 系列則能夠 更好的滿足更高标準的丙烯收率。反觀 OlefinsHZ 助劑與其配套研究研制的 ProtA-gon-4G 催化劑進行瞭組合應用後，能夠促使裝置得到很好的改進優化，如 ：增強丙烯收率，激發催化活性，即使在焦炭差環境的可調情況中，也可以實現按照分餾塔塔底油質量要求進行相應 的優化，還可以整體的提高 FCC 裝置操作的整體靈活水平，並具備更高的流化性、催化劑耐磨性 ^[2]。

       第三，處理重原料油。FCC 裝置主要是以提升液體收率爲目标，並(bìng)降低油漿的生成率，重原料油當中所含有的金屬離子污染物，包括鐵、鎳、釩在内的元素等都會對 FCC 催化劑的效果産(chǎn)生一定的影響。因此，作爲活性脫氫催化劑組分的鎳離子，其可以實現氫氣和焦炭收率的合理化提升，原料中的鎳離子含量不多的情況下，即使隻是沉積在催化劑表面，同樣可以提高氫氣與焦炭的收率。

       從鎳離子鈍化的角度來講，BASF 企業以此進行瞭渣油 FCC 催化劑工藝的研究和開發，被稱爲 BBT 硼基 技術，其核心關鍵的技術原理爲 FCC 設置反應下，根據硼離子所具有的流動性，針對位鈍化鎳離子合理做出選擇性捕捉，這在很大程度上提高瞭 BB 統計數的抗金 屬特性，比原有的傳統技術鈍化工藝有著更好的優勢，而且也實現瞭催化性能的優化 ^[3]。

       這一技術的應用所開發的第一代催化劑，其融合瞭金屬鈍化功能與孔道結構。並針對中遊原料分子的分散 限制做出瞭優化改進，使其分散限制得到瞭降低。如此就能夠實現對高渣油轉化率的增強。而且在實踐中發現，氫氣收率和焦炭差都能夠得到很好的改進和優化。此外，也提高瞭高附加值汽油和低碳烯烴的收率，對分餾塔塔底油質做出瞭很大程度上的提升。将第一代催化劑與之相比，第一代催化劑僅僅隻能夠實現。部分渣油原料的有效處理。第二代催化劑則得到瞭大幅度的改良，可以進行渣油的 FCC 原料處理。最大程度上實現加油轉化率的最大化，到第三代催化劑除瞭具備第二代催化劑的性能優勢之外，還進行瞭塔底油質量的改良 ^[4]。

2 當前煉油催化劑的發展現狀及趨勢展望

2.1 全球煉油催化劑發展現狀

       伴随著全球範圍内煉油工藝水平的不斷增長和升 級，石油産品生産的标準不斷提升，特别是在市場需求 不斷增長下，化工原料的需求量也急劇升高，由此也使 得煉油催化劑消耗量日漸增大，整體消耗量也呈現出瞭 逐步遞增的情況。尤其一些新興經濟體和發展中國家，無論消耗量還是增長量都逐年增加，而由於這些國家和 地區經濟發展水平和煉油技術、油品化工原料等需求都 存在不同程度上的差異，煉油催化劑需求量也存在很大不同，從同一類催化劑角度來說，不同地區和國家的基 本需求量也會出現很大的差距。如國際上對催化裂化催化劑（FCC 增産低碳烯）烴類催化劑而言，北美洲地區的需求量位列第一，亞洲則是對增産汽油類催化劑需求量最大 ^[5]。

       FCC 催化劑消耗最大的市場是北美和亞太。通過相關數據的瞭解可以發現，在 2017 年，FCC 催化劑與汽油類催化劑整體的需求量分别占據瞭全球範圍内市場的 41% 和 32%。2017~2020 年，從全球市場來看，煉油催化劑需求量年均增長速度在 3.76%，而且呈現遞增趨勢。截止到 2020 年，全球煉油催化劑的需求消費金 額已經超出瞭 48 億美元，有專家計算，預計到 2025 年将會達到 59 億美元，甚至會超出這一數字。究其原因，是因爲包括美國緻密油在内的全球市場中，非常規原油加工量持續增加，同時油品和環保标準的嚴格化等多種原因所導緻的，美國的緻密油加工量快速提升，使得 FCC 催化劑的需求量急速增加，對催化劑容金屬性能 的标準和水平也更加嚴格。另外也需要更強性能的多産丁烯 ^[6]。

2.2 全球煉油催化劑的發展趨勢展望

       目前全球範圍内油品标準日趨嚴格，同時，能夠有效提高油品質量的加氫技術水平也在不斷的提高，通過現有相關數據的分析，可以說，加氫催化劑未來的整體發展趨勢必然會在需求量持續增長情況下逐漸上升。根據相關專家預測，預計到 2025 年，在加氫催化劑工藝當中所重點使用的鎳、釩、钴、钼等金屬元素催化劑需求量将大幅升高，在全球範圍内煉油催化劑市場内的占比将會占據超 36%^[7]。

       在近幾年，亞太地區和非洲以及中東地區，關於煉油、聚合、化學合成等所有催化劑需求和消費需求與日俱增，目前已經超過瞭歐美等發達國家所屬地區。通過2013 年消費金額與 2018 年消費金額對比發現，亞太地區 2013 年的消費金額是 51.9 億美元，而北美和西歐則爲 50.4 和 37 億美元，到 2018 年，亞太地區所有煉油催化劑需求的消費金額已經達到瞭 72.45 億美元，而北美和西歐則分别爲 59.9 億美元和 42.7 億美元 ^[8]。

       通過這一數據的分析來看，未來汽油加氫技術催化劑市場的範圍将不斷擴大，且其擴能将會發展到極緻。其次重油加氫技術與 FCC 異構化加氫裂化、渣油加氫、 石腦油加氫以及烷基化也會在相應的技術發展下得以全面的研發和提升重整。這也就意味著與其相配套的催化 劑需求量将會以幾何式增長。但是從各種煉油催化劑使用的周期差異化角度來說，在用量上並不會做到與擴能的同步提升，反而會在不同需求量下呈現個别的遞增或 遞減 ^[9]。

       市場銷售額統計數據顯示，銷售額較爲突出的是 加氫催化劑和加氫裂化，其總數額将會占全球範圍總量超過 47%，而僅次於此的是 FCC 催化劑，總量将發展 41%，再次則爲重整催化劑，約爲 8%，依次排列爲烷基化催化劑，占 5%，其他則爲 1%^[10]。

3 結語

       事實上，雖然全球煉油催化劑工藝的更新和升級改進，對於當前發展已經較爲成熟的煉油行業來講，整體作用並不明顯，但從實際的應用角度來講，各大煉油企業，尤其全球市場範圍内的各煉油廠所使用的原料産物和相關設備裝置結構存在一定的差異，採用專業化和針對性較強的催化劑以得到理想的産品化或化工原料層面來講，将對催化劑的高适用性和選擇性更加注重，這就 能夠有效地适應煉油企業設備，如 FCC 裝置設備所具 有廣泛實用性能夠滿足多種汽油化工原料生産，決定瞭煉油催化劑的要求和相應使用标準較爲繁雜，也正因如此，全球範圍内不同煉油企業 FCC 催化劑的升級研究 和改進從未停止，其市場份額占比已經逐漸達到瞭全球煉油催化劑市場的近 50%。

       作爲世界上第二大煉油主體的中國，FCC 加工水平僅次於美國，而且 FCC 是煉油企業的重要二次加工設備，其整體的技術水平直接影響著企業的經濟效益最大化。由此可以看出，适時的進行煉油工藝和催化劑開 發的成本控制，實現 FCC 催化劑針對性更強的研究極 爲重要。另外，清潔燃料使用需求量的不斷增長和市場 的日益擴大。直接推動瞭 FCC 原料的預處理和催化劑，柴油後處理設備整體性能的研究和進步，使得全球市場 加氫類催化劑使用量持續遞增。而且整體的市場份額已經達到瞭全球範圍内的 33% 左右。不得不提到的是汽柴油加氫處理催化劑。所具有的價值作用較大，需要給予足夠的重視。我國目前清潔燃料研究。技術水平正在 逐年的提升，根據現有的進步和所取得的成果，在未來 的幾年内，與其相配套的煉油催化劑，在需求量和标準方面都會得到持續的增加，這也就意味著，我國要将研 發重點放在汽柴油加氫處理催化劑結構活性、選擇性方面，還要重視成本和使用周期問題。

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