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[摘 要]沸石是一种结构独特的催化剂，它在炼油和石化生产中得到了广泛的应用，并拥有极好的发展应用前景。本文将对沸石催化剂的应用进行分析，以供参考。
[关键词]沸石催化剂；石油化工；应用；现状；发展
中图分类号：O643.36 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0304-01
1.前言
沸石因对人体不会产生伤害、用后对环境不会产生新的污染，并且其活性高、易再生、选择性好等。
2.沸石催化剂的应用
2.1 炼油过程
1990年美国在《清洁空气法（修正案）》中明确规定：要逐步推广新配方汽油与含氧汽油在各领域的使用，以此来降低汽车所排放的CO与烃类所造成的臭氧与光化学烟雾的对空气不同程度的污染。汽油的组成中对蒸汽压、芳烃类与烯烃类、苯的含量进行了限制，柴油则被要求硫质量的分数要在0.0500以下，芳烃体积的分数要在2000以下，十六烷的值要在40以上。为了达到以上要求，就只能开发出性能更为优异的一些新炼油催化剂，二沸石催化剂正是这种要求的产物。
（1）催化裂化
20世纪80年代超稳Y型沸石也被开发了出来，这极大地促进了裂化催化剂选择性的提高。因催化剂氢转移活性被降低了下来，这使裂化汽油之中的烯烃含量提高，进而汽油辛烷值也得到了提高，这给渣油裂化催化剂与高辛烷值汽油的生产的裂化催化剂的开发打下了坚实的基础。为了促进沸石催化剂在催化裂化时的耐金属性与耐热性的切实提高，近几年对沸石又进行了改进。
（2）加氢裂化和加氢处理
加氢裂化在实质上则是催化加氢与催化裂化这两种反应的有机结合，因此传统的氢裂化催化剂主要由以下两部分组成：Mo-Ni或者Mono组合金属是被普遍应用加氢裂化中，无定形硅酸铝则被常用于裂化中。沸石被应用于加氢裂化中则成为加氢裂化工艺重大发展的标志。
（3）异构化
汽油中的芳烃与烯烃含量被降低后，这损失了一部分辛烷值，为了弥补此损失，积极引进了链烷烃等的异构化反应。因异构化反应只有在低温条件下才可能生成辛烷值较高的多支链异构体，所以当前采用了低温活性较高的A1C1等催化剂，可是其又带来了环境污染的问题。
（4）烷基化
当前工业中硫酸法与氢氰酸法这两种工艺被普遍运用炼油工业中。可是从环保的角度考虑，催化剂将来将会向着绿色固体酸催化剂的方向发展。和沸石催化剂相关的多项研究则显示，因沸石的B酸中心密度较高、孔结构也较为合适。
2.2 石油化工产品的生产
石油化工的原料在生产中开发出了在芳烃选择烷基化、Beckmann重排等得到广泛应用的费石催化剂工艺，就是为了用沸石来代替传统的污染环境类型的催化剂，或者采用沸石催化剂工艺来促进有害副产物生成率的降低，从而实现石化生产中的“零排放”与环境友好的发展目标。
3.我国沸石催化剂研究开发现状
在催化裂化方面，中国石化石油化工科学研究院新合成的催化剂有以USY和REHY双沸石复合和改性的Orbit-300及Lanet-35催化剂以及以USY、REHY和ZSM-5三种沸石复合而成的Comet-400催化剂等。由于催化剂中含有多个沸石组分，在性能上可以互补，从而具有良好的抗重金属污染能力和很强的重油裂解能力[26]。此外，开发的以MFI为催化剂制C3和C4烯烃的重油催化裂化工艺DCC已建成6套生产装置，总加工能力为2.59Mt/a，其中在泰国所建装置能力为720kt/a。最近又以MFI为基础，开发了不损失RON而降低汽油中烯烃含量的新GOR催化工艺。该工艺采用氢转移活性低的超稳Y型分子筛催化剂作裂化组元，加上一个高硅五元环分子筛作裂化组分，在反应温度470℃、剂油比约为4时，汽油中烯烃体积分数降低至27.35%，RON为90.2。在加氢裂化方面，中国石化抚顺石油化工研究院开发了三代轻油型加氢裂化催化剂。其中用于最大量生产中间馏分油的高中油型加氢裂化催化剂分为分子筛型和无定型两个系列。分子筛型高中油型催化剂系列包括3901、3974、FC-16、3912、ZHC-01、FC-14和ZHC-04等，均成功用于工业装置。
最近，中国石化石油化工科学研究院开发的RISO型C5/C6烷烃异构化催化剂在湛江处理能力为180kt/a的工业装置上成功地进行应用试验。该催化剂为中温分子筛型，具有良好的异化活性，C5异构化率达66.4%，C6异构化率达81.3%。在石化产品生产方面，中国石化上海石油化工研究院开发的丝光沸石型甲苯歧化和烷基转移催化剂已成功应用于天津石化、上海石化和扬子石化等工业装置，并在HAT系列丝光沸石催化剂基础上，研制成功了一种性能更好的以大孔分子筛为活性主体的催化剂MAX-01；中国石化石油化工科学研究院开发的二甲苯临氢异构化催化剂为负载与中孔为主的沸石分子筛型贵金属催化剂，已在7套引进装置上取代进口催化剂。
4.炼油催化剂生产企业的机遇与挑战
4.1 顺应炼油工业发展趋势，确定产业主攻方向，21世纪，含硫原油的加工和环境保护将对炼油工业以及炼油催化剂制造业提出更高、更严的要求，炼油工业呈现出装置结构合理化，产品燃料清洁化的趋势，2010年以前，我国加氢处理、加氢裂化、加氢精制、催化重整的加工能力增长速度将明显加快，而催化裂化能力的增长趋缓，国际市场上也有同样的情况。
4.2 根据用户需求开发多品种催化剂，今后催化裂化品种发展除提高本身的基本性能（如高抗磨损能力、高抗金属污染能力）外，还应根据用户需求（如用户下游装置的需求，降低烯烃含量和硫含量的需求）来开发新产品。加氢类催化剂的种类，我国与国外大公司的差较大。加氢催化剂的类别应扩展，应大力发展用于加氢裂化和催化裂化原料预处理的加氢处理催化剂，发展加氢精制催化剂，在各类加氢催化剂的品种发展上，要生产适合不同原料性质、不同工艺、不同成品要求的产品，并加大深度脱硫、降低柴油密度、提高柴油十六烷值而不降低汽油辛烷值、沸腾床加氢精制等不同种类的产品开发。未来重整催化剂新增的需求主要是连续重整催化剂，产品的发展上也应側重于此。
4.3 催化剂的研制属于高新技术产品中新材料的范畴，没有产品的技术创新，就谈不上发展。国内炼油催化剂生产厂家依托各科研院所已经取得了一定程度的成功，应进一步加强产学研的合作，缩短新产品开发周期并努力使之商品化，并做好技术储备工作。
4.4 提高工艺装备水平，走精细化生产道路。国外催化剂的发展，从微观的方面来看，制备技术精细化是显著特点之一，这已成为改进催化剂性能和降低生产成本的重要途径。如催化裂化催化剂的技术进步中，Engelhard的FACT平台技术，Akzo-Nobel的催化剂组合技术都是这方面的体现。国内催化裂化催化剂生产收率已达到92%～95%的水平，与国外公司相差不大，而加氢、重整催化剂的收率水平就相差甚远了，应下大力气在此方面进行攻关。
4.5 在产品的营销中，国内炼油催化剂生产厂家已有许多成功的做法，还有几点值得注意：一是借鉴国外新产品与新工艺同时推出的做法，利用各设计院、所推销产品；二是在产品打入国际市场时，应认真做好市场细分和产品差别化的工作，如果有自己独特的技术优势，那将是打开市场的一个重要的筹码；三是完善技术服务体系，在产品开发、设计上引导客户参与，让客户去接受他们“自己的产品”。
5.结语
为保证人类生存空间的洁净，包括沸石分子筛在内的各种催化剂及工艺仍将是炼油和石化工艺的开发重点。沸石分子筛无毒无害的特性以及独有的择形吸附/催化性能适应了环境保护发展的趋势，必将获得越来越广泛的应用。
参考文献
[1] 旭化成开发耐久性沸石催化剂[J].化学与生物工程，2017（05）：32.
[关键词]沸石催化剂；石油化工；应用；现状；发展
中图分类号：O643.36 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0304-01
1.前言
沸石因对人体不会产生伤害、用后对环境不会产生新的污染，并且其活性高、易再生、选择性好等。
2.沸石催化剂的应用
2.1 炼油过程
1990年美国在《清洁空气法（修正案）》中明确规定：要逐步推广新配方汽油与含氧汽油在各领域的使用，以此来降低汽车所排放的CO与烃类所造成的臭氧与光化学烟雾的对空气不同程度的污染。汽油的组成中对蒸汽压、芳烃类与烯烃类、苯的含量进行了限制，柴油则被要求硫质量的分数要在0.0500以下，芳烃体积的分数要在2000以下，十六烷的值要在40以上。为了达到以上要求，就只能开发出性能更为优异的一些新炼油催化剂，二沸石催化剂正是这种要求的产物。
（1）催化裂化
20世纪80年代超稳Y型沸石也被开发了出来，这极大地促进了裂化催化剂选择性的提高。因催化剂氢转移活性被降低了下来，这使裂化汽油之中的烯烃含量提高，进而汽油辛烷值也得到了提高，这给渣油裂化催化剂与高辛烷值汽油的生产的裂化催化剂的开发打下了坚实的基础。为了促进沸石催化剂在催化裂化时的耐金属性与耐热性的切实提高，近几年对沸石又进行了改进。
（2）加氢裂化和加氢处理
加氢裂化在实质上则是催化加氢与催化裂化这两种反应的有机结合，因此传统的氢裂化催化剂主要由以下两部分组成：Mo-Ni或者Mono组合金属是被普遍应用加氢裂化中，无定形硅酸铝则被常用于裂化中。沸石被应用于加氢裂化中则成为加氢裂化工艺重大发展的标志。
（3）异构化
汽油中的芳烃与烯烃含量被降低后，这损失了一部分辛烷值，为了弥补此损失，积极引进了链烷烃等的异构化反应。因异构化反应只有在低温条件下才可能生成辛烷值较高的多支链异构体，所以当前采用了低温活性较高的A1C1等催化剂，可是其又带来了环境污染的问题。
（4）烷基化
当前工业中硫酸法与氢氰酸法这两种工艺被普遍运用炼油工业中。可是从环保的角度考虑，催化剂将来将会向着绿色固体酸催化剂的方向发展。和沸石催化剂相关的多项研究则显示，因沸石的B酸中心密度较高、孔结构也较为合适。
2.2 石油化工产品的生产
石油化工的原料在生产中开发出了在芳烃选择烷基化、Beckmann重排等得到广泛应用的费石催化剂工艺，就是为了用沸石来代替传统的污染环境类型的催化剂，或者采用沸石催化剂工艺来促进有害副产物生成率的降低，从而实现石化生产中的“零排放”与环境友好的发展目标。
3.我国沸石催化剂研究开发现状
在催化裂化方面，中国石化石油化工科学研究院新合成的催化剂有以USY和REHY双沸石复合和改性的Orbit-300及Lanet-35催化剂以及以USY、REHY和ZSM-5三种沸石复合而成的Comet-400催化剂等。由于催化剂中含有多个沸石组分，在性能上可以互补，从而具有良好的抗重金属污染能力和很强的重油裂解能力[26]。此外，开发的以MFI为催化剂制C3和C4烯烃的重油催化裂化工艺DCC已建成6套生产装置，总加工能力为2.59Mt/a，其中在泰国所建装置能力为720kt/a。最近又以MFI为基础，开发了不损失RON而降低汽油中烯烃含量的新GOR催化工艺。该工艺采用氢转移活性低的超稳Y型分子筛催化剂作裂化组元，加上一个高硅五元环分子筛作裂化组分，在反应温度470℃、剂油比约为4时，汽油中烯烃体积分数降低至27.35%，RON为90.2。在加氢裂化方面，中国石化抚顺石油化工研究院开发了三代轻油型加氢裂化催化剂。其中用于最大量生产中间馏分油的高中油型加氢裂化催化剂分为分子筛型和无定型两个系列。分子筛型高中油型催化剂系列包括3901、3974、FC-16、3912、ZHC-01、FC-14和ZHC-04等，均成功用于工业装置。
最近，中国石化石油化工科学研究院开发的RISO型C5/C6烷烃异构化催化剂在湛江处理能力为180kt/a的工业装置上成功地进行应用试验。该催化剂为中温分子筛型，具有良好的异化活性，C5异构化率达66.4%，C6异构化率达81.3%。在石化产品生产方面，中国石化上海石油化工研究院开发的丝光沸石型甲苯歧化和烷基转移催化剂已成功应用于天津石化、上海石化和扬子石化等工业装置，并在HAT系列丝光沸石催化剂基础上，研制成功了一种性能更好的以大孔分子筛为活性主体的催化剂MAX-01；中国石化石油化工科学研究院开发的二甲苯临氢异构化催化剂为负载与中孔为主的沸石分子筛型贵金属催化剂，已在7套引进装置上取代进口催化剂。
4.炼油催化剂生产企业的机遇与挑战
4.1 顺应炼油工业发展趋势，确定产业主攻方向，21世纪，含硫原油的加工和环境保护将对炼油工业以及炼油催化剂制造业提出更高、更严的要求，炼油工业呈现出装置结构合理化，产品燃料清洁化的趋势，2010年以前，我国加氢处理、加氢裂化、加氢精制、催化重整的加工能力增长速度将明显加快，而催化裂化能力的增长趋缓，国际市场上也有同样的情况。
4.2 根据用户需求开发多品种催化剂，今后催化裂化品种发展除提高本身的基本性能（如高抗磨损能力、高抗金属污染能力）外，还应根据用户需求（如用户下游装置的需求，降低烯烃含量和硫含量的需求）来开发新产品。加氢类催化剂的种类，我国与国外大公司的差较大。加氢催化剂的类别应扩展，应大力发展用于加氢裂化和催化裂化原料预处理的加氢处理催化剂，发展加氢精制催化剂，在各类加氢催化剂的品种发展上，要生产适合不同原料性质、不同工艺、不同成品要求的产品，并加大深度脱硫、降低柴油密度、提高柴油十六烷值而不降低汽油辛烷值、沸腾床加氢精制等不同种类的产品开发。未来重整催化剂新增的需求主要是连续重整催化剂，产品的发展上也应側重于此。
4.3 催化剂的研制属于高新技术产品中新材料的范畴，没有产品的技术创新，就谈不上发展。国内炼油催化剂生产厂家依托各科研院所已经取得了一定程度的成功，应进一步加强产学研的合作，缩短新产品开发周期并努力使之商品化，并做好技术储备工作。
4.4 提高工艺装备水平，走精细化生产道路。国外催化剂的发展，从微观的方面来看，制备技术精细化是显著特点之一，这已成为改进催化剂性能和降低生产成本的重要途径。如催化裂化催化剂的技术进步中，Engelhard的FACT平台技术，Akzo-Nobel的催化剂组合技术都是这方面的体现。国内催化裂化催化剂生产收率已达到92%～95%的水平，与国外公司相差不大，而加氢、重整催化剂的收率水平就相差甚远了，应下大力气在此方面进行攻关。
4.5 在产品的营销中，国内炼油催化剂生产厂家已有许多成功的做法，还有几点值得注意：一是借鉴国外新产品与新工艺同时推出的做法，利用各设计院、所推销产品；二是在产品打入国际市场时，应认真做好市场细分和产品差别化的工作，如果有自己独特的技术优势，那将是打开市场的一个重要的筹码；三是完善技术服务体系，在产品开发、设计上引导客户参与，让客户去接受他们“自己的产品”。
5.结语
为保证人类生存空间的洁净，包括沸石分子筛在内的各种催化剂及工艺仍将是炼油和石化工艺的开发重点。沸石分子筛无毒无害的特性以及独有的择形吸附/催化性能适应了环境保护发展的趋势，必将获得越来越广泛的应用。
参考文献
[1] 旭化成开发耐久性沸石催化剂[J].化学与生物工程，2017（05）：32.