降低催化汽油硫含量的技术应用

2022-09-12

前言:

随着工业化程度的加重, 燃料在国民经济的发展中起到越来越重要的作用。随着人们环保意识的提高, 人们对燃料的清洁性要求也逐渐发生变化。全世界范围内车燃料消耗的石油量已经超过石油消耗总量的50%, 清洁燃料已经成为推动世界炼油技术发展的主要动力[1]。据国内外机构研究显示, 通过降低汽油内硫的含量能够有效降低汽车尾气中的污染物数量。

一、催化汽油的优势

降低汽车尾气污染的第一选择为使用低硫原油, 但随着世界原油质量的日趋降低, 大多数炼油厂均采用含硫原油进行加工。在汽油的多种组分调和时, 催化汽油是成品汽油中硫含量的主要组成部分。据研究显示, 催化汽油中硫的含量占原油中硫含量的10%以上。

影响催化汽油中硫含量的因素包括原油的品质、工艺、催化剂和助剂等。通过研究催化裂化的反应机理能够发现, 反应温度及催化剂的性质决定了成品汽油中硫的含量。随着催化反应温度的提高, 成品汽油中的硫含量会有所增加。在通常情况下, 全馏分的催化汽油会被切割为3个馏分, 分别是轻馏分、中馏分和重馏分。其中轻馏分中含有硫化物和轻硫醇, 若能够精确控制切割则能够保证轻馏分中不含噻吩;中馏分中含有噻吩、轻烷基酚和硫醇;而重馏分中则含有苯并噻吩、烷基苯和硫醇。在轻馏分中所含有的硫化物较容易脱除, 而中馏分和重馏分中的硫化物则很难脱除。

二、降低汽油中硫含量的相应技术

1. 后处理加氢脱硫

后处理加氢脱硫技术是指在馏分切割之后采用选择性加氢处理, 一般采用加氢处理的为直馏煤油和催化轻循环油。在工业制造过程中验证的可行技术有以下几种, 分别为Pnime-G、Scenfinnig和CD Hudro技术等, 采用此类技术进行后处理具有投资少、氢耗低、操作成本低等特点。除了以上技术之外, 目前普遍应用于工业化生产的技术还包括吸附脱硫技术等。

(1) Pnime-G技术

该技术在Axems公司的应用频率最高, 同时在全世界范围之内该技术也被广泛应用。Pnime-G技术所采用的双催化剂系统能够满足催化裂化汽油长周期运转的要求;该装置的加工能力范围为0.12~4.20Mt/a, 其加工的原料油硫含量仅为100~3000μg/g, 且具有极低的抗爆值损失[2]。

(2) Scenfinnig技术

Scenfinnig技术是由Exon Mobli公司开发的一项催化汽油技术, 其原料选择为含硫低于1000μg/g的催化汽油。通过采用该技术进行后处理能够将成品汽油的硫含量降低至<40μg/g, 同时也具有极低的抗爆值损失。

(3) Octagin技术

Octagin技术同样是由Exon Mobli公司开发的催化汽油技术, 在该技术中采用的是简单低压固定床技术, 同样采用2种催化剂, 目前该技术已经发展至第三代, 其全部三代技术均已经实现工业化应用。在工业应用中表明, 采用该技术以催化重汽油为原料能够生产出硫含量低于1μg/g的超低硫汽油。

2. 加氢预处理催化原料油技术

采用加氢预处理技术能够有效降低催化汽油中硫元素和氮元素的含量, 从而极大的降低汽车尾气中污染物的数量。使用此类预处理技术同时能够降低成品油中金属元素的含量, 另外还能够降低催化剂的损耗, 减少残炭在成品油中的含量。采用此类技术所生产的汽油中硫的含量一般低于10μg/g, 但采用此方法进行脱硫对操作要求较高, 故其工业应用率较低[3]。

3. 部分转化加氢裂化技术

对催化裂化汽油的原料采用部分转化加氢技术能够降低其中的硫含量, 一般应用于催化裂化汽油的进料处理, 通过此方法进行进料处理的成品油通常不需要进行再次处理即可满足成品油的硫含量。

4. 采用催化剂和助剂

在催化剂的研究中, Eneglhrad公司取得极大的进展, 该公司所开发的沸石催化剂法能够极大的降低汽油中硫的含量。目前采用催化剂降低催化汽油中硫含量的方法特别多, 且具有极广泛的应用。故在全世界范围内均对催化脱硫的方案十分认可。目前在世界范围内应用的工业化催化脱硫方案已经有17种。

加拿大的石油公司Oakivlel炼油厂在2000年对助剂进行了改进, 从而极大的降低了汽油中硫的含量, 在助剂的质量比达到10%时, 全馏分汽油的硫含量减少了20%以上。在近些年对催化汽油助剂的研究又取得了长足的进步。通过采用新型催化裂化助剂能够将未经处理的催化汽油总硫含量降低约50%。

结论

综上所述, 我国的汽油清洁化之路, 应该在借鉴国外先进经验的基础上, 依靠自己的力量, 开发适合我国炼油厂特点的清洁汽油生产技术, 实现质量升级, 缩短与国外先进技术的差别。由于我国是个发展中国家, 资金的合理利用尤为重要。因此, 各个炼油企业和研发机构都应注重其连续性和长远性, 不能为了满足目前或者未来几年的清洁汽油标准, 而无视更加长远的目标, 这样只会加重企业和国家的负担。

摘要：随着人类工业化程度的进步, 空气污染成为困扰人类的主要问题。为降低汽车尾气带来的大气污染问题, 人们不断研究汽油的预处理和后处理改进措施, 以改善汽车尾气的问题。本文通过分析降低催化汽油硫含量的预处理和后处理方法, 探讨应用催化剂在汽油催化处理中的作用, 并简单分析新型催化剂的使用情况。

关键词：催化汽油,硫含量,预处理,后处理