中科炼化成功试用 国产新型聚丙烯催化剂

admin

日前，中科炼化20万吨/年聚丙烯装置成功试用中国石化自主研发和生产的国产聚丙烯新型气相聚合反应催化剂BSQ-I，这标志着该催化剂完成首次工业应用，打破了多区循环反应工艺进口催化剂垄断局面和技术壁垒，有效助推该类型催化剂的国产化和高性能聚丙烯新牌号的开发。

此前，该装置使用进口催化剂过程中，存在下料不畅和堵塞现象，制约装置高端牌号的开发生产。近年来，在中国石化的大力支持下，中科炼化与中国石化北京化工研究院、中国石化催化剂公司深入交流合作，逐步开展该工艺国产催化剂的开发研究。去年，三方更是突破疫情阻碍，在稳产保产的前提下两次在该装置进行国产BSQ催化剂试用，通过总结两次试用经验，对比国产催化剂与进口催化剂的性能差异，有效评估国产催化剂在该装置的性能特点，特别是聚合工艺参数对催化剂性能的影响规律，为此次国产催化剂BSQ-I工业应用奠定基础。

近年来，炼化企业正从以大量生产成品油为主转向多产优质油品和石化原料，炼化一体化的比例持续上升。IHS Markit公司估计，2020年至2027年期间，中国将新增逾2700万吨/年的乙烯裂解产能，中国约65%的新建裂解装置将基于石脑油和液化石油气(LPG)等重质原料，同时约44%的新建裂解装置将与新建世界级规模的炼油厂一体化。对此专家表示，炼化一体化相关的传统技术中，催化剂国产化将是重要创新方向。

1、国内石油化工催化剂行业状况及发展趋势

我国石油化工催化剂行业是随着原油加工能力的不断提升而发展起来的。从 20 世纪后半叶以来，我国炼油业经过几次较大的改革重组和产业技术进步后，发展速度明显加快，我国原油加工能力从改革开放之初到如今，已经有了巨大的提升。随着经济社会的快速发展，我国原油消费量呈长期快速增长趋势，从 1953 年的 144 万吨增至 2021 年约 7 亿吨，年均增速高达 10%，相对于同期 GDP 增长的平均弹性系数接近 1.3；进入 21 世纪以来，尽管需求增速有所下降，但仍保持在相对较高的水平，2013 年石油消费量是 2001 年约 2.2 倍，翻番还不止，年均增速仍超过 6%。但我国原油产量超过 2 亿吨之后，进一步增长的瓶颈日益显现；因此我国石油对外依存度节节攀升，从 21 世纪初的不到 30%到 2021 年的 72%。

2014 年 11 月，国际能源署（IEA）发布的《世界能源展望 2014》报告称，中国将在 2030 年前后超过美国成为全球最大石油需求国。虽然我国炼油工业迎来了重要的战略发展机遇期，但仍面临着原油资源供应日趋紧张、原油品质重劣质化、环保要求趋严等严峻挑战，必须借鉴国际先进经验，积极采取扩大原油来源，实现渠道多极化和资源多元化，提高重油深加工能力，加快清洁燃料质量升级换代等相应对策。

伴随着炼油工业的发展，工业技术中所需催化剂的发展也取得了长足进步。在上世纪的石油化工装置建设过程中，大型炼油装置、石化装置主要是从国外引进，与之相配套的“三剂”制品也主要来自国外。在实际使用过程中，国外的炼油催化剂等助剂产品表现出显著的缺点：价格昂贵；不能适应国内油质的多样性；无法满足国内客户的日常技术服务需求。所以随着国内炼油工艺和石油化工工艺的不断进步和发展，从 20 世纪八十年代中期，我国炼油“三剂”制品的国产化进程逐渐开始，经历了进口——模仿创新——自主开发的发展道路，截至目前国产化率已提高至90%左右。

2、炼油催化剂行业竞争格局

从全球来看，炼油催化剂的研发及生产主要集中在欧美等发达国家。美国是催化裂化技术的鼻祖，并拥有众多全球知名炼油催化剂生产企业，如格雷斯、雅宝、CC&T、UOP、陶氏等。国外石油化工催化剂领域代表性企业是美国 UOP 公司，为进一步提高装置加工能力，提高重整油、氢气和芳烃收率，克服催化剂贴壁效应，UOP 公司改进了催化剂配方，在工艺、设备和控制技术创新的同时也开发了多种连续重整催化剂。此外，格雷斯-戴维森公司是世界排名第一的炼油催化剂生产企业，占据全球将近一半的炼油催化剂市场份额。美国特种化学品（雅宝）集团在 2004 年收购阿克苏-诺贝尔公司炼油催化剂业务后，成为世界第二大催化裂化催化剂生产商，该企业的加氢催化剂产品的全球市场份额达到 30%。

我国现有炼油催化剂生产企业较少，国内炼油催化剂市场被中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司所掌控。从国产产品市场份额角度来看，约 60%左右的炼油催化剂由中国石油化工集团公司及其隶属公司生产，30%的炼油催化剂由中国石油天然气集团公司及其隶属公司生产。目前，中国石油化工集团公司的长岭炼化公司催化剂厂与齐鲁石化公司催化剂厂，以及中国石油天然气集团公司兰州炼油化工催化剂厂与抚顺石油三厂催化剂厂是我国炼油催化剂产品的主要生产企业。
3、 炼油催化剂行业壁垒
炼油催化剂行业需要研发、市场等多方面综合竞争力，新企业欲在短期内形成竞争优势是非常困难的。其中，研发、生产技术、市场效应、资金实力和专业人才等方面均构成了进入本行业的坚实壁垒。
（1）技术壁垒

催化剂制造是技术知识密集型的产业，同时属于具备高科技含量的新材料范畴，产品技术含量高，生产工艺复杂，不同的炼油工艺基本都具有配套的催化剂类型。在工艺条件基本不变的情况下，开发一种新的催化剂，常能获得更高的转化率和更好的产品分布。因此催化剂往往是炼油技术创新优势的核心体现。近几年催化剂技术更新快，工艺不断创新升级，为了谋求市场竞争优势和应对油品升级和环保从严的趋势，需要企业能够快速地实现产品技术、工艺技术、材料技术、设备技术上的创新；面对客户的多样化需求，催化剂厂商必须具有开发定制具有针对性的产品的能力，并及时提供相应的技术服务和指导，这就要求企业在多领域、多学科专业知识技术上有深厚积淀。新进入企业很难在短时间内具有足够的研发投入积淀、实现技术积累，因而也很难在短时间内在技术上形成竞争优势。

（2）市场壁垒

石油化工催化剂在工业生产中起十分重要的作用，产品的稳定性、纯度等性能对客户的生产尤其重要，因此客户通常会选择在行业内具有良好声誉和品牌的生产企业作为其供货商。由于催化剂具有很高的技术含量，厂商在销售催化剂产品的同时，也会相应的提供技术指导和服务，因此为确保在长期内保持连续稳定的生产，客户一般不会轻易更换催化剂供应商。客户选择催化剂供应商往往有一个严格的筛选流程，产品经过小试、中试、最后才会规模化生产，因而一旦确立为合格供应商，便会建立长期的业务合作。由此产生的客户依赖性构成了行业的渠道壁垒，使得新进企业很难迅速铺开销售网络。此外，我国炼油厂的行业集中度高，几大垄断性国企设定了较高的催化剂供应商门槛，作为国内石油化工的领军企业，中国石油天然气集团有明确的物资供应商准入制度，公司产品必须取得其颁发的《物资供应商准入证》，才能对其及下属企业进行产品供应。这种下游炼油厂商设定的高门槛，更不利于新进企业快速占据市场份额。

4、环保需求带来新机会

市场人士认为，炼油行业在环保上的压力有助于炼油催化剂行业发展。严苛的燃料环保标准是创新的驱动力，有助于先进炼油催化剂开发，并为行业带来收益。

在燃料脱硫方面，雅保催化剂业务研发副总裁鲍勃·莱利维尔德表示，雅保加氢处理催化剂及解决方案组合可用于帮助炼油厂满足汽油、中间馏分油和船用燃料的最新含硫规格。佩蒂表示，格雷斯公司也推出了一系列用于生产更清洁燃料的脱硫催化剂。新开发的加氢催化剂组合，可将渣油升级为更有用的产品，提升馏分油和汽油馏分品质。霍尼韦尔UOP催化剂业务主管伦纳德说，大多数发达经济体的脱硫法规已经成熟，未来燃料脱硫挑战在于降低生产装置的碳足迹。未来，催化剂设计将侧重于这些重馏分，通过降低反应器温度，从而降低碳足迹，这将对催化剂性能提出更高要求。

炼油催化剂与炼油行业减少二氧化碳排放的努力密切相关，还决定炼油行业能否适应生产可再生燃料、生物质原料联合加工。佩蒂表示，生物质新原料将给炼油厂运行带来全新、独特挑战，也为炼油催化剂市场带来新的机会。

TCGR总裁约翰·墨菲认为，电动汽车和引入生物质原料虽然是影响FCC和加氢处理催化剂增长的因素。其中，电动汽车将会从2030年开始，缓慢降低炼油催化剂需求。而在炼油过程中使用生物质原料并不一定会减少催化剂的需求，只是需要使用不同工艺技术来处理生物基原料和石油基原料，这反而对炼油催化剂发展有利，并带来附加值。墨菲称，当前炼油催化剂技术发展主要集中在热解油和塑料废物流共处理方面，以及标准炼油设备如何处理第二代生物质原料。主要炼油催化剂生产商则着力研发解决重质原料问题，或增加炼油厂的丙烯和丁烯化学品产量上。