田松柏：基于分子炼制的油气加工技术：分离与转化

基于分子炼制的油气加工技术：分离与转化conversion.ChemicalEngineering&Processing:ProcessIntensification,2024,205:10公众号·烃资源评价加工与利用三引言：行业背景与研究意义石油化工行业面临的挑战碳中和目标促使炼化行业从碳中和目标促使炼化行业从馏分加工向组分加工转变，精准分离和定向转化成为实现能源安全、稳定经济发展及碳中和战略的关键。炼化一体化转型成为行业共识，但高质量转型路径仍待探索。燃料油市场供需矛盾突出，质量升级需求迫切。同时，乙烯、丙烯等基础有机化工原料需求持续上升，推动石油炼制与化工企业向精准分离和定向转化转型。公众号·烃资源评价加工与利用传统炼制模式难以满足高质公众号·烃资源评价加工与利用研究目标与技术路线研究目标与技术路线通过揭示分子结构与催化剂/溶剂性能之间的构效关系，构建催化材料合成和溶剂复配策略，优化操作条件和工程设计参数，形成网络化工艺包。开发了系列技术解决方案，如石油液化气深度脱硫、高辛烷值汽油清洁生产、汽油柴油关键组分定向分离等，助力炼化一体化布局形成。以“碳达峰、碳中和”及高质量发展为目标，设计不同碳数烃类的定向转化技术路线，遵循“合适馏分生产合适产品”原则，坚持“分子炼油”理念。旨在实现轻烃分子的精准炼制和高效转化，推动炼化行业转型升级。中国石油大学(北京)油气分离和加工技术C3-C4OO油气的精准分离技术提出“引入特殊溶剂增强氢键”理念，设计高效复合碱性溶剂，提升硫醇溶解度，促进再生氧化反应。发明多相反应固定床再生工艺，解决二硫化物分离难题，避免副反应，降低液化气中二硫化物含量。设计零排放尾气和碱渣处理工艺，解决气液传质效率低下问题，将反应物溶解度提高10至20倍。该技术已在7套工业装置中成功应用，符合液化气向化工深加工转型趋势，满足提高脱硫效率的迫切需求，为液化气高质量生产和综合利用提供技术支撑。C5-C10汽油的定向分离V/VI升级要求。在工业条件下，抽余油收率超80%,经加氢脱硫后，萃取油和重馏分产品硫含量低于10分离后C5烯烃纯度超90%,可作为优质裂解或重整原料，生产低碳烯烃或芳烃。该技术已在8套装置中实现工业应用，为油品“深度脱硫、有效控制烯C11-C20C11-C20柴油的高效分离公众号·烃资源评价加工与利用建立“低碳高效烷烃与芳烃”分离方法，设计高效萃取溶剂，开发多维萃取工艺。解决溶剂分离困难和能耗高问题，形成柴油馏分多维溶剂萃取分离技术。该技术通过常温常压下连续溶剂萃取过程，实现直馏柴油中烷烃组分PN和芳烃组分A的高效分离，产品各部分纯度可达93%以上。溶剂回收在低温常压或减压下进行，回收效率高。与传统柴油脱芳烃工艺相比，工厂综合能耗显著降低，可生产高质量柴油，促进传统馏分加工向组分加工转油气的定向转化技术催化剂酸性位调控与孔结构设计开发富烯烃C5-C10烃类的定向转化技术，通过调控催化剂的酸性位和设计孔结构，实现高效转化。设计并制备出主要含有中等强度酸性位且具有分级孔结构(内小外大)的催化剂，提高催化剂对烷烃分子的活化能力，增强转化效率。开发炉式集成固定床反应器，形成富烯烃汽油催化裂解工艺，用于生产乙烯和丙烯。进一步强化催化剂的酸性，提高其对烷烃分子的活化能力，结合炉式集成固定床反应器，开发出烯烃+烷烃汽油催化裂解工艺，提高轻烃的转化率，为实现“减油增化”战略目标提供技术支持。01针对C5-C10轻烯烃的芳构化转化，设计具有良好性能的催化剂活性位结构。实现烯烃定向重整过程的高液体收率和低积炭生成，形成FCC汽油烯烃定向芳构化技术，提高油品附加值，推动炼化行业向高端化发展。率超95%,烯烃转化率超80%,芳烃选择性超90%。以生产FCC汽油为目标，可降低汽油烯烃含量6~15单位，提高RON0.5单位，实现液体收率超95%,优化汽油组成，减少辛烷值损失，应用前景广阔。以富含烯烃的FCC汽油为原料，目标生产BTX,C5+液体收公众号·烃资源评价加工与利用高烯烃和高硫高烯烃和高硫FCC汽油的加氢脱硫双功能催化剂设计针对高烯烃和高硫FCC汽油的加氢脱硫难题，设计双功能催化剂，实现烃类分子在双活性中心上的接力催化转化。在保证高脱硫效率的同时，实现烃类分子的多支链异构化，降低烯烃含量，提高汽油质量，减少辛烷值损失。一步催化转化工艺开发简单高效的一步催化转化工艺，实现汽油组成的优化和高质量生产。保证脱硫率超97.5%,液体收率超98%,异构烃增加7~13体积百分比，通过该技术可优化汽油组成，实现高质量汽油生产，减少辛烷值损失，应用前景广阔。C11-C20C11-C20柴油的加氢裂化催化剂性能优化针对C11-C20柴油加氢裂化中存在的问题，如多环芳烃过度饱和和单环芳烃过度裂解，导致BTX选择性低，通过调整催化剂的氢解能力，控制多环芳烃的氢化饱和度。匹配催化剂的金属中心和酸中心，控制单环芳烃加氢裂化为BTX的选择性，开发出具有“芳烃选择性饱和-目标链断裂”和丰富BTX的高效催化剂，为实现柴油的高价值利用提供技术支持。柴油加氢裂化技术集成柴油加氢裂化技术集成将工艺参数与工程设计参数相结合，形成柴油加氢裂化技术，用于生产高质量的柴油、煤油和BTX。为实现柴油的高价值利用提供新途径，推动“炼化一体化”发展，助力石化行业转型升级，实现资源优化配置和产品附加值提升。公众号·烃资源评价加工与利用结论与展望研究成果总结形成了一整套C3-C20烃类组分的精准分离和定向转化技术解决方案，通过“催化剂/溶剂-工艺-工程-设备”的集成，实现石油产品的高质量生产和石油资源的高价值利用。这些技术不仅提高了石油产品的质量，还增加了“乙烯、丙烯、丁二烯和BTX”等高附加值产品，为石化行业的转型升级提供了坚实保障。精准分离和定向转化技术是实现石化行业精细化和高端化产品的有效手段，有助于推动炼化行业向绿色、智能和高效方向发展。在低碳发展和智能转型的双重背景下，石化行业需要加速清洁能源替代、升级低碳技术、实施碳捕获、利用与封存(CCUS)等措施，建立完善的低碳体系，实现全产业链未来发展方向未来发展方向加快清洁能源替代，升级低碳技术，实施碳捕获、利用与封存(CCUS),建立完善的低碳体系，实现全产业链的低碳化。通过低碳管理，实现“源头低碳”“过程减碳”和“末端固碳”,推动石化行业可持续发展，为应对全球气候变化贡献力量。智能化转型探索加强化学工程与计算机科学、信息技术的交叉融合研究，推动化学工业基础理论研究范式的变革。基于“人工智能+化学工程”的交叉研究，开发“数据+机理”双驱动的底层建模方法，为化学工业的数字化和智能