近日，中石化(大连)石油化工研究院(以下简称中石化大连院)牵头完成的“活性氧化铝晶面控制关键技术创新及在柴油质量升级中的应用”项目获中国化工学会科技进步一等奖。该项目开发的高活性柴油加氢催化剂，能够满足长周期生产国Ⅵ质量标准柴油的需求，为应用企业带来了良好的经济和社会效益。
目前，国内车用柴油执行国Ⅵ质量标准，在硫含量不大于10ppm的基础上，进一步要求多环芳烃含量不高于7%，未来清洁车用柴油质量标准中多环芳烃含量会进一步下降。但在柴油加氢反应过程中受反应热力学平衡的影响，生产高质量标准车用柴油会对柴油加氢处理装置的运行周期造成不利影响。
由中石化大连院高级专家郭蓉领衔的项目团队根据当前柴油质量升级面临深度脱硫、多环芳烃饱和与工业装置运行周期的矛盾性问题，以催化材料创新为抓手，通过氧化铝前驱体的可控性“离子缓释”“能量消减”手段，创建了氧化铝晶面调控策略及活性氧化铝物性深度调控的关键技术，为新型氧化铝载体及催化材料的开发提供了重要支撑，进一步将新型氧化铝载体成功应用于柴油加氢处理催化剂的开发，推动了工业应用技术创新。
郭蓉介绍，实现低成本柴油质量升级，需要解决的关键性问题是提高装置的运行周期。而催化剂长周期稳定运行的本质是降低运行过程中的催化剂积碳速率。确定这一研究目标后，郭蓉带领项目团队从催化材料基础研究入手，通过配位剂的引入，干预并引导铝氧前驱体的生长行为，研制出具有酸碱两性氧化铝晶粒材料。
随后，项目团队通过延迟铝氧前驱体的化学转化历程，提高铝离子在液相中重组反应的势垒，首次获得远高于常规工业氧化铝B酸含量的正八面体氧化铝晶粒。该团队将其引入到柴油加氢催化剂的开发中，利用其形成的“酸岛”效应，构筑加氢催化剂酸性位—金属硫化物相邻双功能活性中心结构，加快多环芳烃及杂原子化合物吸附—加氢—脱附速率，降低其在酸性位表面吸附—缩聚反应的发生，从而减少积碳生成，实现了催化剂活性相的定向构建及精细调控，使催化剂具备超深度加氢及高活性稳定性双重功能。最终，项目团队开发的催化剂相对脱硫活性提高67%，满足了工业装置长周期稳定运行的需求。
截至目前，该项目已申请国内外发明专利51件，获授权21件，PCT国际专利已在美国、日本、欧洲等国家和地区展开布局。在工业应用方面，项目团队开发的催化剂已在国内60余套次、国外5套柴油加氢装置成功应用，总加工能力超过6000万吨/年。此外，该催化剂在俄罗斯等国家也成功应用，为“一带一路”倡议的实施添砖加瓦，标志着我国柴油质量升级技术跨入国际领先行列，提高了我国加氢技术在国际上的影响力。
加强基础研发是推动工业技术进步的核心。郭蓉表示，未来项目团队将进一步对催化材料与活性相调控等进行深入研究，将氧化铝材料及晶面调控关键技术进行平台化开发，拓宽催化材料的工业应用领域。
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