全馏分催化汽油选择性加氢脱硫填补技术空白

为适应原油结构的调整和汽油产品质量升级的需要，九江石化依靠科技进步，继Ⅱ加氢装置在高空速下生产出欧Ⅳ标准柴油，实现加氢技术领域高端突破后，该厂再接再厉，与抚顺石油化工研究院共同对Ⅰ柴油加氢精制装置进行全馏分催化汽油选择性加氢脱硫工艺改造（简称FRS工艺），硫含量降至200μg／g左右，辛烷值损失仅2个单位左右，填补了中国国内全馏分催化汽油选择性加氢脱硫工艺这一技术领域空白。     

汽油选择加氢脱硫技术工业应用

中国石化洛阳分公司采用抚顺石油化工研究院开发的催化汽油选择性加氢脱硫技术(OCT-M),将直馏柴油加氢装置改为汽油选择性加氢装置,以此来降低汽油混合全馏分的含硫质量分数。工业应用表明,采用OCT-M技术后,重汽油加氢干点上升了5℃,总硫量由1700μg/g降至230μg/g,硫醇硫由加氢前的103μg/g降至42μg/g,研究法辛烷值降低了5.5个单位,马达法辛烷值降低了3.3个单位。通过提高反应深度,加氢汽油总硫的脱除率提高,汽油中硫醇硫含量下降。根据统计函数,建立了汽油加氢装置预分馏塔顶温度(x)与轻汽油硫含量(y)的关系式。若y为500～600μg/g,则x为88～92℃;在y不高于450μg/g时,x应小于85.7℃。     

法国Prime-G^＋汽油加氢技术在锦西石化催化汽油加氢脱硫装置的应用

法国Axens公司的Prime—G^＋是采用固定床双催化剂的加氢脱硫技术,催化裂化全馏分汽油脱硫率可达到98％,满足生产超低硫规格汽油的要求,具有烯烃饱和量少、辛烷值损失小、液收率高、同步脱臭等特点。锦西石化120×10^4t／a催化汽油加氢脱硫装置采用该技术后,产品标定数据表明,轻汽油（LCN）硫含量分别为42．8μg／g和63μg／g,满足设计值不大于65μg／g的要求,满足京Ⅳ汽油标准;混合产品辛烷值较原料辛烷值分别下降0．9和1个单位,符合辛烷值损失不大于1,5个单位的要求;二烯烃数据满足加氢脱硫反应器进料二烯烃体积分数小于2％的标准;混合产品收率100．01％．瓦斯收率0．1726％,含硫气体收率0．08％;能耗标定分别为18．99kg标油／t和18．59kg标油／t,小于设计值19．1kg标油/t;在满负荷条件下装置运行较为平稳。MCN组分没有单独抽出,造成HCN产品硫含量略偏高。     

CDOS工艺生产低硫汽油运行分析

惠州炼化为了满足全厂汽油升级至国Ⅳ、国Ⅴ标准的要求,新建一套500kt/a催化汽油加氢脱硫装置,该装置采用惠州炼化和北京海顺德钛催化剂有限公司合作开发的"全馏分催化汽油选择加氢脱硫工艺技术(CDOS-FRCN)",由镇海石化工程股份有限公司负责工程设计。工艺运行表明,全馏分催化汽油加氢脱硫工艺流程简单、操作方便、投资省、能耗低,生产国Ⅳ汽油的反应条件温和,辛烷值基本无损失,烯烃收率仅下降2.5%(体积分数),具有较大的优势。利用该工艺生产国Ⅴ汽油时,辛烷值损失较大,在1.8个单位左右,可通过增上第三反应器(加氢脱硫醇反应器)降低反应苛刻度,从而降低辛烷值损失。对于MIP工艺,催化汽油硫含量相对较低,如催化稳定汽油硫含量明显偏高于催化粗汽油,可调整吸收稳定系统操作,解决吸收过度的问题,使催化稳定汽油硫含量在450mg/kg的基础上降低,并稳定在310mg/kg左右,从而降低催化汽油加氢脱硫的苛刻度。     

流化催化裂化汽油加氢改质催化剂积炭失活行为研究

生产低硫、低烯烃和高辛烷值的清洁汽油,是国家保持能源经济可持续发展的必然要求。对反应前后两种全馏分流化催化裂化加氢改质催化剂进行了X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)表征,发现由于积炭物种的干扰,两种催化剂的XRD特征峰强度均明显减弱,两种催化剂上的积炭均由脂肪族烃类和芳香族烃类组成,其中芳构化催化剂的积炭进入到分子筛的孔道内部。TG-DTA分析结果表明,运转660h后,脱硫催化剂积炭量为8.0%(质量分数),失重峰的峰温为490℃,芳构化催化剂积炭量为20.5%(质量分数),容碳能力大,失重峰的峰温为530℃。两步法改质工艺用于全馏分催化裂化汽油加氢改质评价660h。反应后,硫含量从242μg/g降到73μg/g,加氢脱硫率为70%;烯烃含量从36.8%(体积分数)降到24.9%(体积分数),降烯烃率为32%;芳烃含量从18.9%(体积分数)升到19.9%(体积分数);辛烷值损失1.6个单位。     

1.8Mt/a催化汽油加氢脱硫装置的设计与开工

兰州石化公司炼油厂1.8Mt/a汽油加氢脱硫装置,采用法国AXENS公司的Prime G+固定床选择性加氢脱硫工艺。选择性加氢反应器采用HR-845S催化剂,加氢脱硫第一反应器采用HR-806S催化剂,第二反应器采用HR-841S催化剂,采用的催化剂活度高、选择性和稳定性好,在保证脱硫水平的同时,使辛烷值损失最低。因催化剂对进料杂质的限制,该工艺对原料油过滤精度、缓冲罐气封用气种类,较常规加氢精制装置严格。催化剂器外再生,干法硫化,循环氢系统设置脱硫塔,下游无需设置脱硫醇装置。该工艺的典型控制方案,如循环汽油流量控制、选择性加氢氢油比控制、分馏塔轻汽油抽出双串级控制等成熟可靠。在开工初期原料中的硫含量、烯烃含量较大偏离设计值时,通过调整氢气用量、反应器入口温度、轻重汽油切割点等工艺参数,仍能保证产品的质量指标。     

催化汽油质量升级方案比较

结合某炼油厂汽油调合组分现状,提出两种汽油质量升级方案,即:催化汽油只进行加氢脱硫处理(方案一),以及在方案一的基础上增设轻汽油醚化部分(方案二)。确定以Axens公司的Prime-G+技术作为方案一选用的催化汽油加氢脱硫技术,以CDTECH公司的醚化技术作为方案二选用的醚化工艺。调合结果显示,采用方案一,全厂汽油平均硫含量为18.95g/g,可全部生产京Ⅳ或欧Ⅳ标准汽油。但加氢脱硫处理造成辛烷值损失,致使97号京Ⅳ标准汽油产量仅为6.61×104t/a,约占汽油总产量的3.73%。经方案二处理后,全厂汽油调合性质同样满足京Ⅳ或欧Ⅳ标准要求,且97号京Ⅳ标准汽油产率由方案一的3.73%提高至22.64%。公用工程方面,方案二的循环水、1.0MPa蒸汽耗量远高于方案一,其能耗(1524.56MJ/t原料)是方案一能耗(745.12MJ/t原料)的约2倍,总投资也高于方案一。但方案二每年可消耗5.47×104t甲醇,将这部分价格较低的甲醇通过醚化转化为高附加值的汽油产品,按目前价格计算,每吨甲醇可升值约4000元。项目实施后,财务内部收益率(税后)、吨油净利润分别达到30.81%和103.60元/t,远高于方案一的8.80%和13.86元/t。综合比较,确定该厂催化汽油升级方案采用方案二。     

流化催化裂化汽油改质前后组分变化分析

生产低硫、低烯烃和高辛烷值的清洁汽油,是国家保持能源经济可持续发展的必然要求。由于我国原油组成中重质油比重较大,造成我国80%以上的商品汽油来源于流化催化裂化(FCC)汽油。缘于原油性质和FCC的工艺特点,决定了其产品中硫含量和烯烃含量高,商品汽油中90%以上的硫和绝大部分烯烃均来自于FCC汽油。所以,降低FCC汽油硫含量和烯烃含量是生产清洁汽油的关键。本文分析全馏分流化催化裂化汽油加氢改质前后烃类组成、碳数分布、辛烷值贡献的变化。改质前,正构烷烃含量占汽油馏分的5%～10%(体积分数)左右,异构烷烃含量占汽油馏分的30%(体积分数)左右,烯烃含量占汽油总量的30%(体积分数)以上,环烷烃主要集中在C6～C8之间,芳烃主要分布在C7～C10之间,碳数主要分布在C5～C8之间。改质后,正构烷烃、烯烃含量下降,异构烷烃和芳烃含量上升,总体辛烷值下降,高辛烷值的C5、C6烯烃损失严重。在反应体系中,增加烯烃的骨架异构化,并使其发生氢转移反应,可生成高辛烷值的异构烷烃,避免低辛烷值的正构烷烃生成,同时促进烯烃自身氢转移和烯烃与环烷烃之间氢转移反应,增产芳烃,可以提高改质后FCC汽油的辛烷值,为流化催化裂化汽油加氢改质路线的选择和工艺优化提供理论指导。     

全馏分催化汽油选择性加氢脱硫工艺升级改造运行分析

惠州炼化500kt/a催化汽油加氢装置采用自主专利技术——全馏分催化汽油选择性加氢技术(CDOS-FRCN)。在生产国Ⅳ标准汽油时,一代技术(CDOS-FRCNⅠ)辛烷值损失几乎为零;但催化剂经再生后生产国Ⅴ汽油时,辛烷值损失最高达2.8~3.2个单位,严重影响装置的运行周期及经济效益。升级改造后的二代技术(CDOS-FRCNⅡ)工艺运行结果表明:在催化汽油硫含量为230~310mg/kg、新鲜进料为50t/h的情况下,生产硫含量≤7.5mg/kg的国Ⅴ汽油时,辛烷值损失在1.7~2.5个单位左右。加氢精制汽油辛烷值提升了0.7~1.5个单位,每年降低汽油调和成本约7500万元。催化剂失活速率由2℃/月降为不大于1℃/月,装置运行周期可有效延长一年以上,满足三年换剂检修的运行目标。全装置C5以上液收可达99.5%,氢耗仅为0.19%,能耗为18.22kg标油/t原料。若进一步降低进料催化汽油中的硫含量,则总辛烷值损失及装置能耗可进一步降低。     

M-PHG技术在国Ⅵ汽油质量升级改造项目中的应用

某炼厂汽油池烯烃含量高,为了满足国Ⅵ标准B阶段汽油质量升级要求,决定采用M-PHG技术对催化汽油加氢装置进行改造。M-PHG技术采用全馏分催化汽油预加氢-轻重馏分切割-重汽油加氢改质-选择性加氢脱硫的工艺技术路线和专有催化剂,通过优化工艺参数,烯烃加氢异构、芳构化改质,在实现深度加氢脱硫的同时,大幅降低烯烃含量,辛烷值损失尽可能降低。改造实施后,装置一次开车成功,标定数据表明,催化汽油硫含量由113.3μg/g降至6.9μg/g,烯烃体积分数由41%降至31%,辛烷值损失0.8个单位,产品指标满足全厂调合生产国Ⅵ标准B阶段汽油要求。采用M-PHG技术进行国Ⅵ汽油质量升级改造,可以实现加氢脱硫、降烯烃和保持辛烷值的多重功能,且在满足改造后新工艺技术路线要求的前提下,可尽量利旧原有流程、原有设备,减少了装置改造投资。     

催化裂化汽油降烯烃技术的进展

催化裂化工艺是我国重质油轻质化加工过程中的主要技术手段,我国成品汽油中的80％来自催化裂化,重整汽油、烷基化汽油等其他调合组分所占的比例很少,而催化裂化汽油中的烯烃含量较高,达到40％以上。通过优化催化裂化的操作条件,开发新型催化剂和助剂,改进催化裂化工艺,在保证轻质油品收率的前提下,降低FCC汽油的烯烃含量．同时尽可能保持其辛烷值,有利于实现油品的清洁化。介绍了近年来催化汽油降烯烃生产和国内外开发的相关技术,针对我国炼油生产的特点,提出了相应的建议。     

增产丙烯、多产异构化烷烃的清洁汽油生产技术(MIP-CGP)在催化裂化装置上的应用

九江分公司于2004年7月采用MIP-CGP技术对重油催化裂化装置进行改造,并投产成功。通过对装置运行情况的分析,证实了MIP-CGP工艺技术在催化裂化装置上应用的可行性,达到了增产丙烯和生产清洁汽油的目的。     

汽油在线优化调合系统在长岭石化的应用

长岭石化2011年原油实际加工能力达到1000×104t/a.引进霍尼韦尔油品调合技术和近红外在线检测技术,实施汽油在线优化调合项目.汽油在线调合技术方案是以调合规则(也称调合属性预测模型)为基础的多变量预测优化调合控制,结合在线分析仪提供的质量反馈校正,实现以成品油质量为控制目标的在线管道优化调合技术,包括调合优化控制(Open BPC)软件和调合比例控制(BRC)软件.该系统在保证成品汽油质量合格的前提下,平均调合完成一罐(5000m3)的时间由原来的2.5d缩短至1.5d;应用优化调合系统,用3.5×104m3的库容实现了8000m3/d的调合交库任务;93号和97号成品汽油的研究法辛烷值(RON)平均分别降低0.4和0.3个单位,减少了质量过剩,一次调合合格率由70％升至95％以上.2011年长岭石化汽油产量为135.5×104t,少添加MMT36.88t,节省费用686万元.     

催化裂化工艺再发展的探讨

汽柴油超低硫含量的规格要求对催化裂化工艺是个挑战。本文探讨了催化裂化最大量生产轻烃,提供烷基化、醚化等工艺作原料,生产不含硫和芳烃的清洁汽油调和组分的方案,该方案采用在催化裂化不再生产柴油后,将渣油气化,生产合成气,然后再用费托方法合成不含硫和芳烃的柴油。     

CDC催化剂在大连石化重油催化装置的应用

由于原油的重质化和劣质化,大连石化公司350×10^4t／a重油催化裂化装置于2008年选用CDC催化裂化催化剂,以增加液体收率、降低油浆产率及汽油烯烃含量。应用结果表明,该催化剂裂化性能良好,可明显提高装置反应深度,并具有明显的降烯烃作用,在达到系统藏量20％的情况下,能降低汽油烯烃含量近10个百分点。     

LP-EGR对增程器GDI汽油机燃烧和排放的影响

为进一步降低燃油消耗率和有害排放,开发增程器专用发动机,在一台缸内直喷(GDI)汽油机上选取增程器的3个运行工况点,开展了当量比燃烧模式下的低压废气再循环(LP-EGR)试验研究.结果表明:随着废气再循环(EGR)率的增加、点火时刻的推迟,缸内压力和放热率峰值降低且推迟,燃烧持续期延长,缸内燃烧由爆震逐渐过渡到失火,NOx排放降低.随着EGR率的增加,HC排放升高,CO和PM排放降低.点火时刻对HC、CO和颗粒物(PM)排放的影响规律随EGR率的变化而不同.引入EGR前、后的颗粒物总数量(PN)浓度值均在较低的数量级(105/cm^3).3个工况点综合优化后的最低有效燃油消耗率为219.1 g/(kW·h),较原机降低了7.75%.