范思強(qiáng)，張 通，王繼峰，方向晨，侯栓弟

(中石化(大連)石油化工研究院有限公司，遼寧 大連 116000)

為順應(yīng)國家對(duì)提升煉化行業(yè)發(fā)展質(zhì)量的要求,助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn),煉油行業(yè)紛紛確立“減油增化”、“節(jié)能降碳”的轉(zhuǎn)型目標(biāo),化工型煉油廠將是中國石化行業(yè)發(fā)展的主流方向。目前化工型煉油廠的幾種常見總流程中均包含起中樞調(diào)節(jié)作用的加氫裂化裝置,加氫裂化裝置具有原料來源廣泛、產(chǎn)品方案靈活以及產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異等優(yōu)勢(shì),可將煤油、柴油與蠟油等餾分油轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的催化重整裝置原料與蒸汽裂解制乙烯裝置原料。

近年來隨著能源化工行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)迎來重大戰(zhàn)略機(jī)遇期和挑戰(zhàn)期,加氫裂化技術(shù)也正處于創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。在全力推進(jìn)“餾分煉油”向“分子煉油”轉(zhuǎn)變,助力“油轉(zhuǎn)化”、“油轉(zhuǎn)特”產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中,加氫裂化技術(shù)的進(jìn)步將對(duì)支撐企業(yè)由煉油向化工轉(zhuǎn)型發(fā)展、推進(jìn)煉化行業(yè)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)升級(jí)、助力中國煉油行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等方面起到重要作用[1-2]。

1 加氫裂化催化技術(shù)發(fā)展

實(shí)踐發(fā)展,理論先行。新形勢(shì)下需要催化理論創(chuàng)新,為加氫裂化技術(shù)的進(jìn)步指明前進(jìn)方向。催化理論研究方面,比較著名的包括正碳離子反應(yīng)機(jī)理、Langmuir-Hinshelwood理論等[3-8],其中正碳離子機(jī)理、β-斷裂規(guī)則能較好地描述加氫裂化反應(yīng)的裂化規(guī)則及產(chǎn)物分布[9];Langmuir-Hinshelwood理論涉及反應(yīng)物的吸附、擴(kuò)散到催化劑表面的活性中心、吸附產(chǎn)物在活性中心處的反應(yīng),以及最終產(chǎn)物從催化劑表面的解吸。上述理論長期以來支撐著加氫裂化技術(shù)的發(fā)展,在闡述加氫裂化過程中“孤立”的石油烴分子與催化活性中心間相互作用機(jī)制、石油烴分子轉(zhuǎn)化生成產(chǎn)品分子過程中分子結(jié)構(gòu)演化路徑、加氫裂化過程裂化中心與加氫中心協(xié)調(diào)作用機(jī)制及催化中心調(diào)控機(jī)理等方面起到了重要的作用,并在此基礎(chǔ)上形成了現(xiàn)代加氫裂化催化材料和催化劑體系,引導(dǎo)了以生產(chǎn)清潔燃料為目標(biāo)的加氫裂化技術(shù)開發(fā)。

盡管如此,正碳離子反應(yīng)機(jī)理、Langmuir-Hinshelwood等催化理論缺乏對(duì)復(fù)雜石油分子體系在競爭催化反應(yīng)環(huán)境下不同結(jié)構(gòu)石油烴分子“群體”催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化行為的認(rèn)識(shí)。在競爭催化環(huán)境下,不同結(jié)構(gòu)石油烴分子間的相互作用規(guī)律,在催化中心上的競爭擴(kuò)散、吸附、反應(yīng)關(guān)系以及石油分子轉(zhuǎn)化方向、深度等因素決定了加氫裂化過程目標(biāo)產(chǎn)品選擇性、產(chǎn)品質(zhì)量以及裝置氫耗、能耗等關(guān)鍵指標(biāo),直接關(guān)系到綠色低碳高效煉化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此,在如今“油轉(zhuǎn)化”、“油轉(zhuǎn)特”發(fā)展趨勢(shì)下正呼喚新的催化理論的誕生。

中石化(大連)石油化工研究院有限公司(簡稱FRIPP)作為國內(nèi)最早從事加氫裂化技術(shù)研究的科研院所,于20世紀(jì)80—90年代率先實(shí)現(xiàn)加氫裂化成套技術(shù)國產(chǎn)化,共獲得6項(xiàng)國家級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng),持續(xù)引領(lǐng)國內(nèi)加氫裂化技術(shù)發(fā)展。在催化基礎(chǔ)研究方面,FRIPP從加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、分子模擬、催化劑活性相控制與表征、催化劑降本增效等方面開展研究,為加氫裂化技術(shù)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在催化劑研發(fā)方面,FRIPP以分子篩合成及改性技術(shù)、催化劑制備技術(shù)和催化新材料應(yīng)用等方面為突破口,實(shí)現(xiàn)了新催化劑在活性、選擇性、氫耗、產(chǎn)品質(zhì)量、制造成本和使用成本等方面的進(jìn)步,整體性能優(yōu)于國外同類型加氫裂化催化劑。在工藝技術(shù)方面,FRIPP開發(fā)了油品結(jié)構(gòu)調(diào)整的加氫裂化技術(shù)、加氫裂化催化劑級(jí)配技術(shù)、高芳烴催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)、節(jié)能降耗的加氫裂化技術(shù)等,為企業(yè)調(diào)整油品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)清潔交通運(yùn)輸燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料提供了有力的技術(shù)支撐。

目前FRIPP已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全系列加氫裂化技術(shù)及配套催化劑,可根據(jù)客戶的不同需求,“量體裁衣”設(shè)計(jì)催化劑及加氫裂化技術(shù),支撐了不同時(shí)期國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,并引領(lǐng)國內(nèi)加氫裂化技術(shù)由跟跑、并跑、逐步向領(lǐng)跑發(fā)展,帶動(dòng)了加氫裂化技術(shù)跨越式進(jìn)步。目前,FRIPP加氫裂化技術(shù)國內(nèi)市場占有率接近50%,同時(shí)產(chǎn)品已在韓國等海外國家十余家煉化裝置成功應(yīng)用。

2 漸次轉(zhuǎn)化與漸次理論

為了更好地踐行“分子煉油”理念,從分子層面認(rèn)識(shí)石油分子結(jié)構(gòu)及組成是前提,因?yàn)槭头肿咏Y(jié)構(gòu)與其物化性質(zhì)及加工特性緊密相關(guān)。眾所周知,石油是由大量烴類化合物和含S,N,O,Fe,V,Ni等的雜原子化合物組成的混合物,分子種類十分復(fù)雜,且隨著碳數(shù)的增加,同分異構(gòu)體數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長。盡管借助一些現(xiàn)代分析方法,比如氣相色譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜等手段以及許多其他新開發(fā)的測試方法,使人們對(duì)于石油分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)逐漸深入,但依然無法獲取石油的詳細(xì)分子組成。考慮到在石油分子加工過程中,烴類化合物的反應(yīng)性質(zhì)主要取決于其分子中碳、氫原子的數(shù)量和排列,在高溫、高壓以及催化劑存在的條件下,石油中不同結(jié)構(gòu)的烴分子通過C—C鍵、C—H鍵的斷裂、重排形成結(jié)構(gòu)相似的分子組,因此,對(duì)石油加工過程更有意義的是烴類的結(jié)構(gòu)類型(芳烴、環(huán)烷烴、鏈烷烴等)而非其準(zhǔn)確的化合物組成。

石油分子在分子篩等固體酸催化劑上的裂化過程作為石油最重要的加工手段之一,不同結(jié)構(gòu)烴分子表現(xiàn)出不同的裂化反應(yīng)性能:相同碳數(shù)條件下,鏈烷烴和環(huán)烷烴的裂化性能要強(qiáng)于芳烴[10]。理論計(jì)算結(jié)果同樣驗(yàn)證了上述反應(yīng)規(guī)律,例如幾種C10烴分子質(zhì)子化和C—C鍵斷裂的反應(yīng)能壘由低到高的順序?yàn)?正癸烯<八氫萘<四氫萘,詳見表1。

表1 裂化反應(yīng)參數(shù)

然而在實(shí)際的加氫裂化工業(yè)裝置中,研究人員卻發(fā)現(xiàn)與上述反應(yīng)規(guī)律截然相反的情況(如圖1所示):起始反應(yīng)區(qū)環(huán)狀烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到75%～85%;隨著反應(yīng)進(jìn)程的推進(jìn),環(huán)狀烴的含量急劇下降,鏈狀烴的含量卻隨之增加,在末端反應(yīng)區(qū)環(huán)狀烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為15%～25%,表明石油分子中的芳烴和環(huán)烷烴裂化反應(yīng)優(yōu)先于鏈烷烴。結(jié)合多相催化反應(yīng)的七步歷程分析,可以發(fā)現(xiàn)反應(yīng)分子在催化材料上的吸附過程同樣是影響催化過程的關(guān)鍵步驟。

圖1 加氫裂化反應(yīng)器內(nèi)不同階段的烴分子結(jié)構(gòu)組成變化

在廣義上來說,加氫活性相和酸性中心都是缺電子的酸性位,其對(duì)烴類存在著誘導(dǎo)效應(yīng)。根據(jù)經(jīng)典的電介質(zhì)極化理論,一個(gè)非極性/極性分子在外部電場的作用下,分子的電子云將偏向外電場的高電勢(shì)端,從而具有偶極矩,外電場消失的同時(shí)偶極矩也隨之消失,這種偶極作用稱誘導(dǎo)偶極,偶極矩的增大量就是誘導(dǎo)偶極矩,誘導(dǎo)偶極矩是影響分子在催化活性中心上吸附能力的關(guān)鍵參數(shù)[11-12]。通常認(rèn)為,分子篩等催化材料孔道空間內(nèi)部由于酸催化活性位微電場的存在導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)烴類分子在電場中誘導(dǎo)極化率不同,進(jìn)而影響烴分子在孔道中的滯留時(shí)間,宏觀表現(xiàn)為吸附能力的差異;而且一般是分子的相對(duì)分子質(zhì)量越大,其產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩越大;另外,不飽和烴分子的誘導(dǎo)偶極矩要大于飽和烴分子的誘導(dǎo)偶極矩,因?yàn)轱柡蜔N在加氫裂化過程中,需要先在加氫活性相上轉(zhuǎn)化為烯烴,后再轉(zhuǎn)移到酸性中心上進(jìn)行質(zhì)子化和斷裂反應(yīng),這兩個(gè)過程都會(huì)受到來自芳烴的競爭吸附[13-14]。

表2是不同結(jié)構(gòu)C10烴(正癸烷、十氫萘和四氫萘)分子的極化率和在Ni-Mo-S活性相上的吸附能力對(duì)比。由表2可以看出,芳烴的誘導(dǎo)極化率和吸附能在三者中是最強(qiáng)的,芳烴對(duì)加氫活性相的占據(jù)會(huì)嚴(yán)重阻礙飽和烴的吸附與脫氫反應(yīng),這是芳烴競爭影響的一個(gè)方面。

表2 不同結(jié)構(gòu)C10烴分子的極化率及在Ni-Mo-S活性相上的吸附能力對(duì)比

表3是正癸烯(正癸烷脫氫對(duì)應(yīng)的烯烴)、八氫萘(十氫萘脫氫對(duì)應(yīng)的烯烴)和四氫萘在FAU分子篩酸中心上的吸附能力對(duì)比。由表3可以看出,芳烴在分子篩上優(yōu)先占據(jù)酸性位,其對(duì)飽和烴的抑制作用貫穿加氫裂化的整個(gè)過程。

不同結(jié)構(gòu)烴分子在兩種USY分子篩材料上的競爭吸附試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可以看出:芳烴、環(huán)烷烴和鏈烷烴在酸性USY分子篩上吸附能力強(qiáng)弱與烴類分子的誘導(dǎo)偶極矩大小順序一致;且隨著USY分子篩酸量的改變(硅鋁比改變),不同結(jié)構(gòu)烴分子在分子篩上的吸附差異也隨之改變,即分子篩酸量增加,對(duì)于烴分子的誘導(dǎo)極化作用越強(qiáng),吸附差異越大?？梢钥闯?烴類分子誘導(dǎo)偶極矩直接影響其在催化材料上的吸附與反應(yīng)性能,基于此提出漸次反應(yīng)理論,即合理利用誘導(dǎo)偶極矩差異造成的吸附順序和碳正離子中間體穩(wěn)定性差別,通過外加電場強(qiáng)弱即催化材料酸性位強(qiáng)度和反應(yīng)分子擴(kuò)散路徑的調(diào)變進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)烴分子的漸次反應(yīng),避免發(fā)生無差別無秩序的裂化反應(yīng),理論上可以提高催化劑的目的產(chǎn)品選擇性,改善產(chǎn)品性質(zhì)。

表4 不同結(jié)構(gòu)烴分子在分子篩材料上的競爭吸附試驗(yàn)結(jié)果

3 漸次理論實(shí)踐

3.1 漸次理論指導(dǎo)的催化材料革新

當(dāng)以重劣質(zhì)油品為原料多產(chǎn)噴氣燃料和柴油時(shí),遵循“漸次反應(yīng)規(guī)律”的高中油型加氫裂化催化劑應(yīng)具備以下特點(diǎn):①適宜的裂化性能與孔道結(jié)構(gòu),以確保大分子物質(zhì)能與活性中心充分接觸并裂解;②梯級(jí)分布孔道和與之相匹配的梯級(jí)酸性酸量,以實(shí)現(xiàn)原料中烴類物質(zhì)按分子大小、吸附及斷裂難易程度等在適宜強(qiáng)度的酸性位上漸次進(jìn)行加氫裂化反應(yīng),提高原油中大分子轉(zhuǎn)化率,進(jìn)而提高目的產(chǎn)品選擇性;③合理的孔道長度和結(jié)構(gòu),使產(chǎn)物分子可以較容易地?cái)U(kuò)散到催化劑外,減少過度裂化反應(yīng),最大限度提高中間餾分油的收率,減少輕組分的產(chǎn)率[15-16]。

傳統(tǒng)加氫裂化催化劑中,微孔Y分子篩作為主要裂化組分,具有酸性強(qiáng)、酸度高的優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)是二次孔和酸性中心都是隨機(jī)無序分布的,動(dòng)力學(xué)尺寸較大的稠環(huán)芳烴擴(kuò)散阻力較大,影響其進(jìn)入微孔內(nèi)部與酸性中心較豐富的內(nèi)表面接觸,稠環(huán)芳烴優(yōu)先競爭吸附的優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮;鏈烷烴則由于動(dòng)力學(xué)尺寸較小,擴(kuò)散阻力也小,容易進(jìn)入到催化劑微孔內(nèi)部發(fā)生裂化反應(yīng),導(dǎo)致反應(yīng)的選擇性降低,偏離了“理想加氫裂化反應(yīng)過程”。多年來,根據(jù)對(duì)催化劑活性和選擇性的要求,已對(duì)Y分子篩的合成和改性做了大量的科學(xué)研究[17],目前對(duì)其催化性能的進(jìn)一步提升已觸及“天花板”。介孔材料憑借極高的比表面積、有序的孔道分布、可調(diào)的孔徑尺寸在催化反應(yīng)中發(fā)揮著許多微孔分子篩難以實(shí)現(xiàn)的作用,因此,將介孔材料引入微孔分子篩中,構(gòu)筑微介孔孔道有序分布的催化材料,可為突破微孔分子篩的應(yīng)用限制提供新方向。

在原創(chuàng)性殼核介孔分子篩新概念的基礎(chǔ)上,以微孔分子篩為核,介孔材料為殼層的核-殼型微-介孔復(fù)合分子篩材料是集微孔和介孔優(yōu)勢(shì)為一體的新型催化材料,可以滿足上述對(duì)加氫裂化催化劑的要求[18]。首先,利用介孔分子篩殼層弱酸位的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)大分子初步裂化,減小大分子物料尺寸,增強(qiáng)內(nèi)核微孔分子篩處理大分子物料的能力;其次,殼層自由通暢的介孔孔道有利于產(chǎn)品迅速擴(kuò)散逃逸,避免過度反應(yīng),提高目的產(chǎn)品的選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)加氫裂化的漸次反應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加氫裂化催化劑的升級(jí)改造。為此,FRIPP研發(fā)出了高效精準(zhǔn)的界面組裝方法以實(shí)現(xiàn)介孔材料在微孔分子篩表面的定向組裝,創(chuàng)造了規(guī)整核-殼結(jié)構(gòu)的功能微介孔分子篩材料Y@SBA-15復(fù)合分子篩,其結(jié)構(gòu)示意見圖2。以此為基礎(chǔ),研發(fā)出FC-38單段高中油型加氫裂化催化劑,該催化劑以無定形硅鋁和核殼型Y@SBA-15復(fù)合分子篩為酸性組分,以W-Ni為加氫組分,首創(chuàng)性地將介孔分子篩SBA-15引入了加氫裂化領(lǐng)域。

圖2 Y@SBA-15復(fù)合分子篩結(jié)構(gòu)示意

在FC-38催化劑的首次工業(yè)生產(chǎn)中,催化劑成品收率可達(dá)97.85%。標(biāo)定期間加氫裂化產(chǎn)品性質(zhì)較好,加氫裂化各產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到/超過了技術(shù)協(xié)議的指標(biāo)要求,尤其是噴氣燃料餾分煙點(diǎn)均大于26 mm,可直接生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)3號(hào)噴氣燃料;加氫裂化尾油黏度指數(shù)比上一周期提高6～7(上周期為119),芳烴指數(shù)(BMCI)也比上一周期顯著降低,可作為優(yōu)質(zhì)的潤滑油基礎(chǔ)油原料或催化裂化原料。該結(jié)果驗(yàn)證了核殼結(jié)構(gòu)對(duì)加氫裂化漸次反應(yīng)的“引導(dǎo)”作用,有效避免了核層Y分子篩強(qiáng)酸性中心的無差別反應(yīng)。

3.2 漸次理論支撐的工藝技術(shù)進(jìn)步

在以減壓蠟油為原料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)重整原料與蒸汽裂解制乙烯原料為目的的加氫裂化反應(yīng)中,漸次理論為催化材料的升級(jí)與工藝條件的設(shè)計(jì)規(guī)劃出了清晰的方向:起始階段高含量多環(huán)芳烴優(yōu)先競爭吸附,活性中心被芳烴占據(jù),優(yōu)先加氫開環(huán)反應(yīng),鏈烷烴基本不反應(yīng),至反應(yīng)末端,隨著反應(yīng)的深度進(jìn)行,多環(huán)芳烴環(huán)數(shù)減小,且含量降低,競爭吸附能力減弱。

常規(guī)來說,采用一種催化劑雖然能提供大量的裂解活性中心,但隨著鏈烷烴含量提高容易發(fā)生吸附裂化,裂化后的產(chǎn)物進(jìn)入石腦油組分則會(huì)導(dǎo)致石腦油和尾油質(zhì)量的下降。對(duì)于上述問題,提出漸次分區(qū)強(qiáng)化的綜合解決方案,針對(duì)不同反應(yīng)階段的烴分子含量與結(jié)構(gòu),以及反應(yīng)環(huán)境的變化,使用不同功能匹配的催化劑,利用其吸附與擴(kuò)散的差異性,實(shí)現(xiàn)多環(huán)芳烴優(yōu)先轉(zhuǎn)化,鏈烷烴得以被最大程度的保留[19-20]。

加氫裂化反應(yīng)區(qū)烴類分子宏觀漸次轉(zhuǎn)化控制方法見圖3。對(duì)于起始低溫反應(yīng)區(qū),其具有多環(huán)烴反應(yīng)明顯占優(yōu),鏈烷烴不易發(fā)生反應(yīng)的特性。為提高環(huán)狀烴開環(huán)反應(yīng)效率,需要高酸含量、高酸密度的酸性材料,以及可接近性好的催化活性位,即催化劑應(yīng)具超過常規(guī)加氫裂化催化劑的“強(qiáng)裂化”活性和高效擴(kuò)散的“大孔道”結(jié)構(gòu)。對(duì)Y型分子篩進(jìn)行水熱、酸溶液和堿溶液交替強(qiáng)化處理,用于固-液混合技術(shù)制備加氫裂化催化劑載體,使得起始低溫反應(yīng)區(qū)的加氫裂化催化劑酸量增加25%,二次孔比例增加16%,強(qiáng)化了多環(huán)芳烴的高效轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

圖3 加氫裂化反應(yīng)區(qū)烴類分子宏觀漸次轉(zhuǎn)化控制方法

對(duì)于末端的高溫反應(yīng)區(qū),多環(huán)烴反應(yīng)優(yōu)勢(shì)降低,鏈烷烴反應(yīng)可能性增加,該區(qū)域需要提高環(huán)狀烴吸附捕捉能力,需要低酸密度、高酸強(qiáng)度的酸性材料,以及強(qiáng)芳烴飽和能力的加氫活性位。對(duì)此,采用負(fù)載晶化方法制備出水熱穩(wěn)定性好的小晶粒分子篩,環(huán)狀烴吸附能力大幅度提高,同時(shí)采用漿態(tài)金屬負(fù)載技術(shù)制備催化劑,加氫性能獲得大幅度提升。同時(shí),在不同反應(yīng)區(qū)域耦合最佳使用溫度與床層溫升規(guī)律相適配的催化劑體系,床層間無需大量注入冷氫,反應(yīng)器流出物料溫位提高顯著,能耗明顯降低。降低冷氫與能耗的催化劑級(jí)配方法見圖4。

圖4 降低冷氫與能耗的催化劑級(jí)配方法

上述方法在某加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出,采用漸次理論優(yōu)化后:可作為催化重整進(jìn)料的重石腦油收率增加6.93百分點(diǎn),芳烴潛含量(w)增加4.5百分點(diǎn);可作為優(yōu)質(zhì)蒸汽裂解制乙烯原料的尾油產(chǎn)品在收率相當(dāng)?shù)那闆r下BMCI下降7.3,綜合能耗降低7.3 kgOE/t(1 kgOE=41.8 MJ)。從結(jié)果上看,漸次理論支撐的工藝技術(shù)在降低能耗的基礎(chǔ)上,成功破解了加氫裂化產(chǎn)物質(zhì)與量無法兼顧的難題。

圖5 漸次理論優(yōu)化后加氫裂化裝置效果

4 結(jié)束語

石化工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè),未來仍將持續(xù)面臨煉油產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)、“雙碳”背景下的降碳需求以及新能源的強(qiáng)烈沖擊。為支撐我國石化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,加氫裂化技術(shù)仍需要不斷升級(jí)迭代,研究方向包括:

(1)構(gòu)建原油分子結(jié)構(gòu)、物性及加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑信息庫,根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)提出目標(biāo)石油分子定向加氫轉(zhuǎn)化的反應(yīng)路徑。研究烴分子在含分子篩催化劑上的加氫裂化反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)過程中催化劑各組元的功能及協(xié)同機(jī)制。多維度研究加氫轉(zhuǎn)化行為并建立高效可靠的預(yù)測模型。

(2)利用高通量試驗(yàn)平臺(tái)、人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用,全面實(shí)現(xiàn)分子煉油的平臺(tái)建設(shè)。探究氫在加氫過程中的溶解、擴(kuò)散、解離機(jī)制,開展加氫過程強(qiáng)化研究,建立高效低壓加氫路徑,實(shí)現(xiàn)加氫過程本質(zhì)節(jié)能降耗。

(3)開展靶向分子擇形吸附功能材料的構(gòu)建等高效分離技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜石油高效低成本分離,特別是環(huán)烷烴和鏈烷烴的有效分離。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大分子雜原子化合物的定向轉(zhuǎn)移、烴類分子的定向轉(zhuǎn)化,使加氫過程成為石油餾分低碳、綠色轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵工藝技術(shù)。