中國粉體網(wǎng) 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(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及在柴油質(zhì)量升級中的應(yīng)用”項(xiàng)目獲中國化工學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
活性氧化鋁因其具有孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、比表面積大、吸附性能好、表面具有酸性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此成為化工和石油工業(yè)中最廣泛應(yīng)用的催化劑或催化劑載體，在石油加氫裂化、加氫精制、加氫重整、脫氫反應(yīng)及汽車尾氣凈化等反應(yīng)過程中發(fā)揮著重要作用。
氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)換
吸附劑及催化劑載體用氧化鋁是一種精細(xì)化學(xué)品，其中η-Al2O3和γ-Al2O3又是最重要的催化劑及載體，它們都是含有缺陷的尖晶石結(jié)構(gòu)。兩者的區(qū)別是：四面體的晶體結(jié)構(gòu)不同（γ>η），六方層的堆排規(guī)整性不同（γ>η）以及Al—O鍵距不同（η>γ，差值0.05～0.1nm）。
γ-Al2O3一般是通過將其前體擬薄水鋁石在400～600℃高溫脫水制得，所以其表面物化性質(zhì)很大程度上取決于其前體擬薄水鋁石，但制備擬薄水鋁石的方法有很多種，因而來源不同的擬薄水鋁石導(dǎo)致了γ-Al2O3的多樣性。
η-Al2O3屬立方晶系，可由拜爾石在一定的升溫速率下在400-750℃煅燒得到。它具有和γ-Al2O3相差不大的孔容和比表面積，表面酸性比Al2O3要強(qiáng)，主要用作催化劑的載體。
目前，車用柴油執(zhí)行國六標(biāo)準(zhǔn)，其在柴油硫含量不大于10ppm的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步要求多芳烴含量不高于7%。未來清潔車用柴油質(zhì)量標(biāo)磚多環(huán)芳烴含量也會(huì)被進(jìn)一步下降。但在柴油生過程中，但在柴油加氫反應(yīng)過程中受反應(yīng)熱力學(xué)平衡的影響，生產(chǎn)高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)車用柴油會(huì)對柴油加氫處理裝置的運(yùn)行周期造成不利影響。
根據(jù)當(dāng)前柴油質(zhì)量升級面臨深度脫硫、多環(huán)芳烴飽和與工業(yè)裝置運(yùn)行周期的矛盾性問題，并且還要實(shí)現(xiàn)低成本柴油質(zhì)量升級。中石化大連院高級專家郭蓉領(lǐng)銜的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過氧化鋁前驅(qū)體的可控性“離子緩釋”“能量消減”手段，創(chuàng)建了氧化鋁晶面調(diào)控策略及活性氧化鋁物性深度調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)。
郭蓉帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過配位劑的引入，干預(yù)并引導(dǎo)氧化鋁前驅(qū)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過延遲鋁氧前驅(qū)體的化學(xué)轉(zhuǎn)化歷程，提高鋁離子在液相中重組反應(yīng)的勢壘，首次獲得遠(yuǎn)高于常規(guī)工業(yè)氧化鋁B酸含量的正八面體氧化鋁晶粒。將其引入在柴油柴油加氫催化劑的開發(fā)中，利用其形成的“酸島”效應(yīng)，構(gòu)筑加氫催化劑酸性位—金屬硫化物相鄰雙功能活性中心結(jié)構(gòu)，加快多環(huán)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(yīng)的發(fā)生，從而減少積碳生成，實(shí)現(xiàn)了催化劑活性相的定向構(gòu)建及精細(xì)調(diào)控，使催化劑具備超深度加氫及高活性穩(wěn)定性雙重功能。最終，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的催化劑相對脫硫活性提高67%，滿足了工業(yè)裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行的需求。
截至目前，該項(xiàng)目已申請國內(nèi)外發(fā)明專利51件，獲授權(quán)21件，PCT國際專利已在美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)展開布局。此外，該催化劑在俄羅斯等國家也成功應(yīng)用，為“一帶一路”倡議的實(shí)施添磚加瓦，標(biāo)志著我國柴油質(zhì)量升級技術(shù)跨入國際領(lǐng)先行列，提高了我國加氫技術(shù)在國際上的影響力。
來源：中國化工報(bào)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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