近日，中石化(大連)石油化工研究院(以下簡稱中石化大連院)牽頭完成的“活性氧化鋁晶面控制關鍵技術創新及在柴油質量升級中的應用”項目獲中國化工學會科技進步一等獎。該項目開發的高活性柴油加氫催化劑，能夠滿足長周期生產國Ⅵ質量標準柴油的需求，為應用企業帶來了良好的經濟和社會效益。
目前，國內車用柴油執行國Ⅵ質量標準，在硫含量不大于10ppm的基礎上，進一步要求多環芳烴含量不高于7%，未來清潔車用柴油質量標準中多環芳烴含量會進一步下降。但在柴油加氫反應過程中受反應熱力學平衡的影響，生產高質量標準車用柴油會對柴油加氫處理裝置的運行周期造成不利影響。
由中石化大連院高級專家郭蓉領銜的項目團隊根據當前柴油質量升級面臨深度脫硫、多環芳烴飽和與工業裝置運行周期的矛盾性問題，以催化材料創新為抓手，通過氧化鋁前驅體的可控性“離子緩釋”“能量消減”手段，創建了氧化鋁晶面調控策略及活性氧化鋁物性深度調控的關鍵技術，為新型氧化鋁載體及催化材料的開發提供了重要支撐，進一步將新型氧化鋁載體成功應用于柴油加氫處理催化劑的開發，推動了工業應用技術創新。
郭蓉介紹，實現低成本柴油質量升級，需要解決的關鍵性問題是提高裝置的運行周期。而催化劑長周期穩定運行的本質是降低運行過程中的催化劑積碳速率。確定這一研究目標后，郭蓉帶領項目團隊從催化材料基礎研究入手，通過配位劑的引入，干預并引導鋁氧前驅體的生長行為，研制出具有酸堿兩性氧化鋁晶粒材料。
隨后，項目團隊通過延遲鋁氧前驅體的化學轉化歷程，提高鋁離子在液相中重組反應的勢壘，首次獲得遠高于常規工業氧化鋁B酸含量的正八面體氧化鋁晶粒。該團隊將其引入到柴油加氫催化劑的開發中，利用其形成的“酸島”效應，構筑加氫催化劑酸性位—金屬硫化物相鄰雙功能活性中心結構，加快多環芳烴及雜原子化合物吸附—加氫—脫附速率，降低其在酸性位表面吸附—縮聚反應的發生，從而減少積碳生成，實現了催化劑活性相的定向構建及精細調控，使催化劑具備超深度加氫及高活性穩定性雙重功能。最終，項目團隊開發的催化劑相對脫硫活性提高67%，滿足了工業裝置長周期穩定運行的需求。
截至目前，該項目已申請國內外發明專利51件，獲授權21件，PCT國際專利已在美國、日本、歐洲等國家和地區展開布局。在工業應用方面，項目團隊開發的催化劑已在國內60余套次、國外5套柴油加氫裝置成功應用，總加工能力超過6000萬噸/年。此外，該催化劑在俄羅斯等國家也成功應用，為“一帶一路”倡議的實施添磚加瓦，標志著我國柴油質量升級技術跨入國際領先行列，提高了我國加氫技術在國際上的影響力。
加強基礎研發是推動工業技術進步的核心。郭蓉表示，未來項目團隊將進一步對催化材料與活性相調控等進行深入研究，將氧化鋁材料及晶面調控關鍵技術進行平臺化開發，拓寬催化材料的工業應用領域。
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