2月10日，一项石油炼化领域的重要成果在北京首次公开——由石油化工科学研究院牵头完成的“硫化反应环境精准控制的加氢催化剂真硫化技术开发及应用”项目顺利通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。
由中国工程院院士曹湘洪，中国科学院院士段雪、张涛、徐春明，以及来自中国石油、中国石化企业界的炼油专家和各大高校的学者组成的鉴定委员会，中国石油和化学工业联合会科技项目处处长赵明、项目主管邢雪健，石科院院长李明丰、研究室主任刘锋以及来自参研单位的业内专家代表参加了鉴定会。鉴定委员会一致认定：加氢催化剂器外真硫化反应器属国际首创，成果整体达到国际领先水平，将为我国石化行业的高质量发展提供强有力的技术支撑。
又一项技术瓶颈被国内科研团队突破，曾经困扰行业的“老大难”问题如今正逐一被破解。
行业瞩目的硫化处理难题
加氢技术是提升油品质量的关键手段，而加氢催化剂的性能直接影响加氢效果。长期以来，含Co、Mo、Ni、W金属的硫化物是炼油加氢催化剂的主要活性物质，加氢催化剂在制备过程中影响其性能发挥的关键之一在于金属氧化物向金属硫化物转变生成活性相的过程。因此，硫化反应过程的研究及控制是目前国内外关注的热点。
现阶段，加氢催化剂的硫化主要在加氢反应器内完成，不仅占用了加氢装置的开工时间，给现场硫化带来安全环保问题，器内硫化还会受到现场条件限制无法实现活性相的可控合成，进而影响催化剂的加氢活性。
石油化工科学研究院加氢催化剂研究室副主任刘锋表示，要实现对加氢催化剂硫化反应过程的精准控制，目前主要有三大技术难题：一是对硫化过程及活性金属硫化行为的系统性认识不足，导致硫化过程活性相结构的不可控生长；二是不同的加氢反应场景需要具有特定活性相结构的催化剂，而现有的硫化技术不具备实现可控合成目标活性相结构的全部条件，并且采用的硫化设备无法实现温度和气氛浓度等工艺参数的精准控制，导致硫化效率和产品质量低等问题；三是硫化态催化剂在空气中易自热，给包装、运输、存储和装填带来安全隐患。
在此背景下，器外真硫化技术应运而生。这是一种在催化剂生产时，将氧化态催化剂加工为真硫化态催化剂的技术。炼化企业采购真硫化态催化剂后便可直接使用开工，无需再硫化处理，经济效益和社会效益相较于传统技术都具有显著优势。
让反应精准控制成为可能
然而瓶颈突破的背后，是一场需要研究团队跋涉于多个省市之间、攻关十余年的持久战。
地处北京的石科院联合淄博市临淄恒兴化工厂有限公司、中国石油化工股份有限公司安庆分公司、中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、中国石化青岛炼油化工有限责任公司、中国石油化工股份有限公司沧州分公司、中国石油天然气股份有限公司哈尔滨石化分公司、中国科学院过程工程研究所、中国石化催化剂有限公司等9家单位联手合作，发明出了新型硫化反应器系统，并把它从实验室带到生产一线。
刘锋介绍说，项目聚焦加氢催化剂硫化反应过程精准控制难点，逐一突破。在基础研究方面，团队揭示了加氢催化剂活性金属硫化行为的演变规律，阐明了不同金属间的协同硫化机制，发现了硫化助剂对硫化行为的调节作用，提出了可控调节活性金属协同硫化的创新策略，取得了加氢催化剂真硫化基础研究的新认识。在反应控制方面，团队研制了新型硫化反应器系统，实现了硫化条件的灵活精准控制以及硫化温度、硫化气氛的均匀和物料分布的均匀；针对硫化氢介质反应器开发的密封结构，确保了在高浓度硫化氢介质条件下的安全生产；针对多金属硫化行为及各类氧化态催化剂物化性质的差异，开发了基于硫化反应环境精准匹配的多金属协同硫化的器外真硫化技术，实现了各类型催化剂活性相结构的可控合成，提升了催化剂性能。值得一提的是，研发团队首创了硫化态催化剂表面钝化技术，使硫化态催化剂在空气环境中能够安全包装、运输、存储和装填。
通过对设备、工艺及安全技术等方面的创新，团队成功构建起了硫化反应环境精准控制的加氢催化剂器外真硫化技术平台，技术水平国际领先。
经济社会效益显著提升
据了解，在攻关阶段，淄博市临淄恒兴化工厂有限公司就率先采用石科院牵头开发的加氢催化剂器外真硫化技术，投资建成的首套基于新型反应器的加氢催化剂器外真硫化工业生产线，生产效率较传统固定床器外硫化技术提升一倍以上。
“器外真硫化技术相较于传统技术效益突出显著，可以使加氢装置开工过程的主要操作步骤减少40%以上，缩短开工时间，节省开工费用，让炼化企业可实现早投产、早产出、早盈利。”石油化工科学研究院加氢催化剂研究室副主任刘锋表示，“而且这项技术更安全、更绿色。通过技术升级取消加氢催化剂硫化过程，开工过程不产生硫化氢，无需在开工阶段采集和分析高浓度硫化氢气体，也无需采购、存储和使用硫化剂；也不产生酸性气、酸性水和硫化废油，无需考虑后续排放问题，装置现场无臭味，从根本上去除了现有的安全隐患。”
目前，该技术生产的真硫化态催化剂已在国内76套次加氢装置中成功应用，显著简化了加氢装置开工流程，缩短开工时间2—5天，并消除了器内硫化过程的“三废”排放问题，催化剂性能更优，且经济效益和社会效益显著。该成果已获国家发明专利授权28件，发表论文24篇，形成了完整的自主知识产权体系。
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