典型煉油廠的汽油主要由輕直餾汽油、焦化輕汽油、烷基化油、重整生成油、FCC汽油和MTBE(趨于減少)組成。汽油總組成中,含硫最高的物流是催化裂化(FCC)汽油,它占美國汽油總組成的36%、西歐汽油總組成的40%,我國更高達78%。FCC汽油占汽油總組成硫含量的98%。為此,降低FCC裝置汽油的硫含量是降低汽油總組成含硫量的關(guān)鍵之一。另外,焦化輕汽油降硫費用最高,因其高含硫和含烯烴,導(dǎo)致加氫處理時高氫耗和辛烷值損失大。大多將其送往焦化石腦油加氫處理裝置,產(chǎn)品分餾成C5物流和催化重整進料物流。另一利用方案是將C5用作FCC進料。
汽油選擇性加氫脫硫是汽油脫硫的主要技術(shù)之一。國內(nèi)外典型的工藝及應(yīng)用如下。
一、國外技術(shù)
1.UOP公司ISAL工藝
UOP和Intevep(委內(nèi)瑞拉石油公司技術(shù)支撐中心)開發(fā)的ISAL HDS工藝可將汽油含硫量降低到25μg/g以下而無辛烷值損失。該工藝采用雙催化劑技術(shù),雖然汽油中烯烴被飽和,但通過異構(gòu)化和其他反應(yīng),又使辛烷值損失得以補償。
處理含硫2160μg/g、烯烴27.6%的進料,一般加氫處理可使汽油含硫降達25μg/g、烯烴減少到小于1%,但辛烷值損失為8.9個單位。采用ISAL工藝,生產(chǎn)含硫25μg/g(或小于5μg/g)、烯烴小于1%的汽油,辛烷值損失為0~1.5個單位。該工藝己在五套加氫裝置上改造采用。
2.埃克森美孚公司第二代SCANfining工藝
埃克森美孚公司推出了解決辛烷值損失問題的兩種加氫方案:OCTGAIN和SCANfining工藝。每一種工藝都可處理FCC中間餾分汽油(ICN)和重汽油(HCN)。OCTGAIN工藝使烯烴完全飽和,然后再回復(fù)辛烷值。但它經(jīng)過苛刻條件的辛烷值回復(fù)步驟,損失了C5+產(chǎn)率。SCANfining工藝采用選擇性加氫脫硫技術(shù),使烯烴飽和度減小。優(yōu)點是C5+產(chǎn)率高,缺點是因烯烴部分飽和,辛烷值仍有一定損失。
埃克森美孚公司還推出了采用高選擇性催化劑(RT-225)的第二代SCANfining工藝,可達到高的HDS/烯烴飽和比。它不僅很容易地使含硫量降達10μg/g,而且辛烷值損失為原工藝的50%。其烯烴飽和度(48%)為原工藝(90%)的一半。試驗表明,處理含硫3340~808μg/g、烯烴34.9~20.7%的FCC汽油,產(chǎn)品含硫均可達到10~20μg/g(HDS 99~99.8%),烯烴損失中等(34~48%),辛烷值損失為1~1.5個單位。該工藝己在四套以上裝置應(yīng)用。
3.IFP 的Prime-G+工藝
法國石油研究院(IFP)Axens公司開發(fā)的Prime-G+工藝采用雙催化劑對FCC重汽油(HCN)進行選擇性加氫脫硫。工藝條件緩和,烯烴加氫活性很低,不發(fā)生芳烴飽和及裂化反應(yīng),液收達100%,脫硫率大于98%,辛烷值損失少,氫耗低,可滿足汽油總組成含硫量10μg/g要求。
進料為全餾程(40~220℃)FCC汽油,含硫2000μg/g,RON和MON分別為91和79,(RON+MON)/2為85。切割出重汽油進入Prime-G+裝置。Prime-G+產(chǎn)品含硫30μg/g(用于汽油調(diào)合,可使汽油總組成含硫小于15μg/g),RON和MON各為88.2和78.2,(R+M)/2為83.5,辛烷值損失為1.5個單位,HDS率為97.5%。該工藝現(xiàn)已在13套裝置上應(yīng)用。
Prime-G+工藝加快技術(shù)轉(zhuǎn)讓。印度Hindustan石化公司(HPCL)Visakn煉油廠將建設(shè)FCC汽油脫硫52萬噸/年的Prime-G+裝置。白俄羅斯Mozyr煉油廠采用法國Axens公司Prime-G+汽油脫硫技術(shù),110萬噸/年的Prime-G+汽油脫硫裝置生產(chǎn)超低硫FCC汽油。加拿大Consumer聯(lián)合煉制公司(CCRC)采用Prime-G+技術(shù)建設(shè)60萬噸/年裝置,使FCC汽油脫硫至<15μg/g,以滿足加拿大超低硫汽油規(guī)格。土耳其石油煉廠公司(Tupras)也選用Prime-G+技術(shù)使汽油改質(zhì),Axens公司提供Prime-G+技術(shù)和Benfree技術(shù),生產(chǎn)符合歐洲汽油對硫含量和苯的要求。
中國石油集團公司宣布,在其兩座煉油廠的新建裝置中采用法國Axens公司催化裂化汽油深度加氫脫硫技術(shù)。在其錦西石化聯(lián)合企業(yè)和其天津大港石化聯(lián)合企業(yè)78萬噸/年裝置采用Axens公司Prime-G+技術(shù)。兩套裝置投運后,使錦西石化聯(lián)合企業(yè)汽油總組成的硫含量小于50μg/g,使大港石化聯(lián)合企業(yè)汽油總組成的硫含量小于25μg/g。
工業(yè)運行實踐表明,裝置操作簡便,運行平穩(wěn),加工處理流質(zhì)量分數(shù)不超過120μg/g的催化裂化汽油,處理后硫質(zhì)量分數(shù)為19μg/g,辛烷值損失為0.4。
4.CDTECH公司催化蒸餾工藝
CDTECH公司的CDHydro和CDHDS工藝將加氫脫硫反應(yīng)與催化蒸餾技術(shù)組合在一座塔器中進行。該工藝采用二段法催化蒸餾使FCC汽油脫硫率可大于99.5%,而且產(chǎn)率高,辛烷值損失小。第一段為CDHydro脫己烷塔,塔頂產(chǎn)生低含二烯烴和硫醇的C5/C6物流。不需再用堿處理脫除硫醇。去除硫醇性硫可大于99%。第二段采用CDHDS過程從FCC C7+汽油去除高達99.5%的硫,而辛烷值損失很小。典型的煉廠要求汽油含硫從300μg/g減小到30μg/g,F(xiàn)CC汽油含硫減少90%,對于含烯烴約30%的FCC汽油,經(jīng)催化蒸餾處理后,無產(chǎn)率損失,辛烷值損失小于1.0。
該催化蒸餾工藝正在推廣應(yīng)用之中。美國Motiva公司得州阿瑟港煉油廠FCC汽油采用CDHDS工藝脫硫己工業(yè)化驗證,該裝置加工含硫5000μg/g(有時高達7500μg/g)的FCC重汽油52萬噸/年,加氫脫硫率達到87~98%,汽油辛烷值損失為0~2個單位。加拿大Irving石油公司新不倫瑞克煉油廠采用CDHydro和CDHDS技術(shù)處理232萬噸/年全餾分FCC汽油,滿足了加拿大汽油短期含硫150μg/g規(guī)范和2005年30μg/g規(guī)范的要求。進料含硫為1000μg/g、烯烴含量為37%。HDS脫硫率為80%左右,汽油辛烷值損失約為1個單位。
5.BP公司OATS工藝
BP公司開發(fā)了稱為噻吩硫烯烴烷基化(OATS)的汽油脫硫技術(shù),使用OATS工藝可使FCC汽油硫含量減小到10μg/g以下,同時耗氫量很低,并且不會顯著降低汽油辛烷值。OATS工藝將噻吩型硫化物轉(zhuǎn)化成沸點更高、容易從汽油餾分中分離的組分。該工藝通過使噻吩型硫化物與汽油餾分中的烯烴進行催化反應(yīng),生成沸點高于200℃的重組分。更高沸點的含硫餾分很易通過分餾分離并加入到柴油餾分中,然后經(jīng)傳統(tǒng)的加氫處理去除硫。OATS進料的1%~4%被分離加入到柴油餾分中,其余的成為脫硫汽油。通過OATS工藝和其他精制過程,汽油中硫可被脫除99.5%,辛烷值損失僅為0~2個單位。
二、我國開發(fā)的工藝
1.撫順石油化工研究院OCT-M FCC汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)
中國石化撫順石油化工研究院開發(fā)的OCT-M FCC汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)通過技術(shù)鑒定。該技術(shù)根據(jù)FCC汽油輕餾分硫含量低、烯烴含量高或重餾分硫含量高、烯烴含量低的特點,將FCC汽油切割為輕、重兩個餾分。輕餾分經(jīng)脫硫醇,重餾分采用FGH-20/FGH-11組合催化劑和配套加氫工藝,然后調(diào)合。該技術(shù)可將高硫含量FCC汽油硫含量和烯烴含量分別由1635μg/g和52.9%降低到192μg/g和42.1%,RON損失1.7個單位;中等硫含量的FCC汽油硫含量和烯烴含量分別由806μg/g和47.3%降低到97μg/g和39.0%,RON損失2.0個單位。該技術(shù)將在中石化廣州分公司40萬噸/年加氫裝置上應(yīng)用。
山東海科化工集團有限公司30萬噸/年催化裂化汽油加氫項目自2009年9月27日投料試車成功后,現(xiàn)已平穩(wěn)運行,這表明海科化工已成為國內(nèi)石化行業(yè)第二家、地方煉油企業(yè)首家汽油選擇性加氫項目生產(chǎn)單位。該項目選擇了國內(nèi)領(lǐng)先、成熟的OCT-M專利技術(shù),選用國內(nèi)先進的新型FGH系列催化劑,產(chǎn)出的汽油質(zhì)量全部達到國Ⅲ標準,汽油中的硫含量大大降低,使企業(yè)在同行業(yè)中保持了領(lǐng)先地位。
2.OCT-MD生產(chǎn)國Ⅳ清潔汽油成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用
由中國石化撫順石油化工研究院和石家莊煉化分公司共同完成的OCT-MD生產(chǎn)國Ⅳ清潔汽油成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用項目,在北京通過中國石化科技開發(fā)部主持的技術(shù)鑒定。該技術(shù)達到了當前國際同類技術(shù)的先進水平,為我國石化企業(yè)生產(chǎn)符合《世界燃油規(guī)范》Ⅱ~III類標準的清潔汽油提供了技術(shù)支撐。
OCT-MD生產(chǎn)國IV標準汽油成套技術(shù)采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的催化裂化(FCC)汽油全餾分無堿脫臭—分餾—重餾分選擇性加氫脫硫—輕重餾分混合的工藝技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)FCC汽油輕餾分中硫含量低、烯烴含量高和重餾分中硫含量高、烯烴含量低的特點,將催化裂化汽油切割為輕重兩個餾分,達到了脫硫和減少辛烷值損失的雙重效果。OCT-MD技術(shù)在石家莊煉化分公司60萬噸/年工業(yè)裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)3個月生產(chǎn)“京標C”汽油(硫含量≤50×10-6)的工業(yè)試驗結(jié)果表明:采用適宜的切割溫度,在一定重餾分加氫精制高分壓力、體積空速等操作條件下,處理硫含量513×10-6~620×10-6、烯烴28.0%~33.8%(體積分數(shù))的MIP(最大化多產(chǎn)異構(gòu)烷烴FCC工藝)汽油,產(chǎn)品硫含量為38×10-6~50×10-6,達到“京標C”標準汽油硫含量要求。
我國汽油中大約90%的硫化物來自催化裂化汽油,因此降低催化裂化汽油的硫含量和烯烴含量既是滿足我國汽油質(zhì)量指標要求的關(guān)鍵,更是促進我國汽油品質(zhì)技術(shù)進步的重要課題。為此,OCT-MD技術(shù)于2000年列入中國石化“十條龍”科技攻關(guān)項目,2002年列入“十五”國家科技攻關(guān)項目。該項目已申請14件發(fā)明專利,其中3件已獲授權(quán)。
2009年9月初,國內(nèi)第一套采用OCT-MD技術(shù)新建的催化裂化(FCC)汽油加氫脫硫裝置在中石化湛江東興石化公司工業(yè)應(yīng)用一次成功。OCT-MD選擇性加氫脫硫技術(shù)還將在中石化武漢、金陵、安慶、鎮(zhèn)海、勝利、西安等分公司進行應(yīng)用,并逐步在全國20多家石油化工企業(yè)推廣應(yīng)用。
3.九江石化廠與撫順石油化工研究院全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫工藝(FRS工藝)
為適應(yīng)原油結(jié)構(gòu)的調(diào)整和汽油產(chǎn)品質(zhì)量升級的需要,九江石化廠依靠科技進步,繼Ⅱ加氫裝置在高空速下生產(chǎn)出歐Ⅳ標準柴油,實現(xiàn)加氫技術(shù)領(lǐng)域高端突破后,該廠與撫順石油化工研究院共同對Ⅰ柴油加氫精制裝置進行全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫工藝改造(簡稱FRS工藝),硫含量降至200μg/g左右,辛烷值損失僅2個單位左右,填補了我國國內(nèi)全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫工藝這一技術(shù)領(lǐng)域空白。
九江石化為挖潛減虧,通過原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化來降低原油采購成本,但也隨之帶來原油硫含量、酸度的大幅度上升。由于該廠汽油降硫手段不足,造成汽油產(chǎn)品含硫難以達標。為應(yīng)對這一難題,九江石化安排將催化汽油改入Ⅰ加氫精制裝置。Ⅰ加氫裝置原設(shè)計為60萬噸/年柴油加氫裝置,所用的催化劑為FH-98劑,在降低硫含量的同時,汽油辛烷值也跟著大幅降低,高標號汽油比例大幅減少,每月該廠經(jīng)濟效益損失達1600萬元以上。九江石化一方面面對原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢不可逆轉(zhuǎn),另一方面面對催化汽油降硫和生產(chǎn)高標號汽油難以兩全的局面,在了解國內(nèi)加氫前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上,決定對Ⅰ柴油加氫精制裝置進行全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫工藝改造。全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫工藝雖有一定經(jīng)驗可供借鑒,但仍屬國內(nèi)空白。該廠在進行技術(shù)比選的基礎(chǔ)上,聯(lián)系撫順石油化工研究院和溫州華華集團,積極推進全餾分催化汽油選擇性加氫脫硫項目的實施。目前九江石化Ⅰ加氫裝置實現(xiàn)了預(yù)期目標,全餾分催化汽油經(jīng)過選擇性加氫,硫含量由800PPm~900PPm降至200PPm左右,研究法辛烷值仍可達到90以上。此工藝不僅填補了國內(nèi)技術(shù)空白,而且解決了九江石化生產(chǎn)高標號汽油的瓶頸,大大增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
由中國石化撫順石油化工研究院發(fā)明創(chuàng)造的“汽油選擇性加氫催化劑及工藝”,在第十屆中國專利獎評選中獲得中國專利優(yōu)秀獎。該發(fā)明是一種用于催化裂化汽油等劣質(zhì)原料生產(chǎn)高質(zhì)量清潔汽油的催化劑及工藝方法。采用該催化劑及配套工藝,可以實現(xiàn)劣質(zhì)的催化裂化等汽油原料的深度加氫脫硫和適宜的烯烴加氫飽和,在產(chǎn)品中保留適宜和適量的烯烴,進而實現(xiàn)在脫硫和脫烯烴的同時,使產(chǎn)品的辛烷值損失達到最少,獲得硫含量、烯烴含量及辛烷值均符合高等級汽油產(chǎn)品要求的高質(zhì)量清潔汽油。
工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明,該催化劑具有良好的選擇性和穩(wěn)定性,同時該工藝的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)周期也大大延長,克服了傳統(tǒng)技術(shù)存在的脫硫、降烯烴和產(chǎn)品辛烷值損失大之間的矛盾,解決了以往催化劑及工藝的整體選擇性差、催化劑選擇性和穩(wěn)定性差的問題。目前,該催化劑及配套工藝已在廣州、石家莊、洛陽、武漢、錦州、九江的6套FCC汽油加氫脫硫工業(yè)裝置上實現(xiàn)工業(yè)化。該發(fā)明的催化劑及工藝為扭轉(zhuǎn)我國催化裂化汽油產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足市場需求和環(huán)保要求的狀況提供了技術(shù)支撐,同時能夠生產(chǎn)出符合未來清潔燃料標準要求的環(huán)保型石油產(chǎn)品,可提高車用發(fā)動機的功效,降低有害物質(zhì)的排放,合理利用有限的石油資源。
4.中國石油開發(fā)催化汽油加氫脫硫?qū)S么呋瘎?/p>
2008年7月16日,DSO催化汽油加氫脫硫工業(yè)化試驗專用催化劑在玉門油田煉化廠15萬噸/年汽油加氫裝置裝填,8月全面投入運行。該催化劑由中國石油集團石油化工研究院開發(fā)。
用最低的成本實現(xiàn)中國石油現(xiàn)有汽柴油加工流程的升級改造,開發(fā)適應(yīng)中國石油原油資源特點和現(xiàn)有加工流程特點的歐IV標準清潔汽柴油生產(chǎn)技術(shù),是目前急需解決的問題。為此,中國石油石油化工研究院開發(fā)了DSO催化汽油加氫脫硫成套技術(shù),這是專門針對我國目前催化裂化汽油高硫高烯烴的特點開發(fā)的新技術(shù)。該技術(shù)具有辛烷值損失少、液收率高、汽油可滿足歐IV標準等特點,可以為中國石油汽油質(zhì)量升級換代提供技術(shù)支持。
2007年4月,該技術(shù)決定在玉門煉化15萬噸/年汽油加氫裝置上進行工業(yè)試驗,解決汽油質(zhì)量升級問題。2008年5月下旬,工業(yè)化試驗方案通過審查;6月,試驗所需的DSO催化劑載體和主催化劑生產(chǎn)完成;7月中旬,完成催化劑裝填工作。
此次催化劑的成功裝填是取得試驗全面成功的關(guān)鍵一步,該技術(shù)實現(xiàn)了中國石油自主開發(fā)符合歐IV標準的低成本清潔汽油生產(chǎn)成套技術(shù)的突破。
責任編輯: 中國能源網(wǎng)