催化脱蜡：改善柴油低温流动性的关键工艺

在过去几年中，柴油燃料因其燃烧会排放一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等污染物，由此损害健康与环境而成为了众矢之的。多国政府和国际监管机构纷纷发表声明，提出希望在各自指定的时间范围内逐步淘汰传统的烃基发动机燃料。

产品规格越来越严，提高柴油质量和达到更高性能、满足合规要求是全球炼油厂面临的主要挑战。另一大难题是在寒冷气候时柴油燃料中逐渐沉积的石蜡，及其对发动机启动所带来的负面影响。当环境温度下降时，柴油中的蜡会开始形成结晶并凝固，从而影响柴油的流动性。这些蜡晶可能会带来一系列潜在问题，如堵塞燃油滤清器，妨碍发动机点火，导致设备损坏。

抵抗出现蜡晶的方法

为了生产出满足在低温环境下，仍需保持一定流动性的柴油产品，业界使用了各种技术改善冷流需求：从最简单的在柴油中添加煤油这样的轻质燃料，到使用添加剂，或溶剂脱蜡，以及单独添加异构化反应器和先进的催化脱蜡。然而，这些方法或具有局限性，或有高成本和损失成品率等重大缺陷。相较而言，使用加氢器改善低温流动性具备其它方式无法比拟的操作优势和经济优势，异构化脱蜡和选择性裂解脱蜡是两种可行的方法。加氢异构化通过将碳原子从直链的正构烷烃重排为支链的异构烷烃来改善原料的低温流动性，而加氢裂化则通过将长链正构烷烃分解成两个更小的分子来降低浊点和／或倾点。为了在加氢器或是超低硫柴油单元中对石蜡烃进行选择性裂解，而避免低温流动性良好的环烷或异构烷烃的性状产生不良的改变就必须使用特殊催化剂。

科莱恩催化剂的作用

加氢裂化催化剂由于其对支链异构烷烃和直链正构烷烃的选择性，在业界使用了近20年之后仍然是中间馏分油品脱蜡处理的实际标准。科莱恩的中孔沸石催化剂，例如用于含硫柴油（与加氢脱硫催化剂合用）的HYDEX-G及其姊妹催化剂，用于润滑油的HYDEX-L，因其独特的酸性分布特点，处理效果卓越。

催化剂的构造至关重要。只有直链碳氢化合物分子才能进入笼状结构孔道，从而被裂解成更小更轻的分子。催化剂中的非贵金属促使氢的转移从而使反应生成物有效地从催化剂表面释放出来，并避免了积碳。

这些催化剂可以作为独立的解决方案使用，也可以加入现有的中间馏分加氢或超低硫柴油单元中使用，适用于包括直馏分油和经炼油厂转换后的产品在内的几乎所有类型的原料。处理有多个分流点的中间馏分油时，在现有的中间馏分加氢装置中加入选择性加氢裂化催化剂是常用的方法。挑选催化剂的一项重要依据是判断其是否能在现有的加氢处理器中直接使用很小的脱蜡层，因为这可以保证在季节性调整低温流动性目标时能达到更好的操控而对加氢器的操作和平衡几乎没有影响，却对整体的炼油效率、灵活性和利润则有重大的提升作用。

此外，选择性裂解是一个吸热过程，因此在加氢脱硫反应器中的两层加氢催化剂床层之间加入一层加氢裂解催化剂床层，能够获得最优的热平衡和产品最佳的低温流动性。非贵金属脱蜡催化剂是专为高硫柴油设计，能够选择性地减少柴油中正构烷烃的含量。值得注意的是，使用选择性加氢裂解催化剂可能会轻微减少柴油的产量，同时增加氢气的消耗，具体情况取决于操作的严苛程度和低温流动性的改善要求。业界常常通过使用沸点（分馏点）较高的原料成分来避免选择加氢裂化装置带来的产量损失。这一步能够将一部分用于调和的中间体转化为价值更高的柴油组分，从而补偿损失的柴油产量。考虑到经过处理的最终成品质量卓越，略微损失的馏分油产量和增加氢气消耗几乎可以忽略不计。

选择性加氢裂解催化剂系统的另一个特点是能够减少气体的生成，这对于已有的加氢处理单元来说相当关键。由于轻质烃的形成对循环气的密度影响很小，因而不会干扰循环气压缩机的运行。此外，使用直接加入选择性脱蜡催化剂通常不需要昂贵的设备改造或更换循环压缩机。在极少数石油脑较多的情况下才需要对产品稳定剂做轻微调整。使用的催化剂可以经过数次再生以延长使用寿命，这也有助于运营效益的进一步提升。