深度加氢柴油中苯并噻吩类化合物的测定

建立了基于气相色谱 四极杆串联飞行时间质谱（GC QTOF MS）直接测定深度加氢柴油中苯并噻吩类化合物（BTs）的方法。该方法可以实现超低硫柴油中BTs快速直接定性定量分析,具有较高的重复性和准确性,加标回收实验数据相对偏差低于5%,定量标准曲线线性系数均高于09990,测得（C0～C4）BTs化合物定量限为005 mg/L。利用该方法对深度加氢脱硫直馏柴油中的BTs进行定性定量分析,共鉴定苯并噻吩类化合物48种,并对直馏柴油不同程度加氢产品中的苯并噻吩类化合物定量分析。结果表明,深度加氢柴油中残留的BTs主要为C2 BTs和C3 BTs,在C1 BTs中2位和7位甲基取代BT更难通过加氢脱除。     

焦化柴油中二苯并噻吩类含硫化合物的加氢脱硫反应动力学

采用20 mL高压连续反应装置,在压力5.0 MPa、体积空速0.7～3.0 h^-1、氢/油体积比400、温度330℃的条件下,考察了焦化柴油中难脱除的二苯并噻吩类含硫化合物（DBTs）在工业化负载型NiMo/γ-Al₂O₃催化剂上的加氢脱硫（HDS）反应活性。采用气相色谱 脉冲火焰光度检测器（GC-PFPD）对加氢前后焦化柴油中含硫化合物进行了定量分析,研究了它们在深度HDS过程中的脱除规律,建立了难脱除DBTs的HDS反应一级动力学模型。焦化柴油的深度HDS过程中,DBTs尤其是4位和6位取代的DBTs是最难脱除的含硫化合物,各含硫化合物的HDS反应速率常数大小顺序为DBT、 4-MDBT、4-EDBT、3,6-DMDBT、4-E,6-MDBT、2,4,6-TMDBT、4,6-DMDBT。     

深度加氢柴油中咔唑类化合物的测定

建立了采用气相色谱-四极杆-飞行时间质谱仪定性、定量分析深度加氢柴油中咔唑类化合物的方法。该方法可对质量分数为ng/g级的5类咔唑类化合物进行分析,定量标准曲线的线性相关系数R²大于0.9980,回收率范围为81.86%～89.27%,相对标准偏差范围为2.36%～4.14%,重复性较好,最低检出限为0.000 4～0.001 6mg/L,定量限为0.001 2～0.005 4 mg/L,灵敏度较高。利用该方法对不同加氢深度的加氢柴油中咔唑类化合物进行分析检测,结果表明：咔唑、甲基咔唑易于在加氢精制过程中脱除;1位、8位甲基取代的二甲基咔唑类、三甲基咔唑类化合物空间位阻较大,在加氢条件下较难脱除。     

柴油含硫化合物在FH-UDS催化剂上的加氢脱硫研究

在小试装置上采用气相色谱-原子发射光谱（GC-AED）方法,考察了催化裂化（FCC）柴油中的含硫化合物在FH-UDS催化剂上的催化转化性能。结果表明,反应温度对柴油加氢脱硫率的影响最为敏感。在反应温度375℃,氢分压6.0MPa,液时空速2.0h-1和氢/油体积比350的条件,FCC柴油含硫化合物总转化率为99.6%,其中,噻吩类硫化物和苯并噻吩类硫化物的转化率都达到100%,难脱除的4-甲基二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩转化率分别为99.2%和94.4%。可以在反应温度360℃,氢分压8.0MPa,液时空速1.5h-1～1.0h-1和氢/油体积比350的条件下,生产硫含量低于60μg/g和10μg/g的低硫和超低硫柴油产品。     

柴油脱硫菌的特性研究

针对传统加氢脱硫方法难以脱除柴油中含有的大量以噻吩、二苯并噻吩（DBT）等形式存在的含硫化合物,以DBT为模型化合物,筛选出以DBT为唯一硫源且降解DBT较好的菌株HT1,正交实验确定菌株发酵最佳条件为：温度30 ℃,硫源DBT质量浓度102.0 mg/L,氮源NH4NO3质量浓度2.0 g/L,碳源甘油质量浓度5 g/L,培养时间4 d,pH值7.0。硫源对菌株HT1的生长及脱硫效果的研究结果表明：硫源对菌株HT1的生长影响不大,但菌株HT1对以DBT为硫源的脱硫效果最佳。菌株HT1对其它含硫化合物的脱硫效果与含硫化合物的结构有关。菌株HT1对催化裂化柴油的脱硫率较低,有待进一步提高。     

金属氯化物对加氢柴油的络合脱硫研究

苯并噻吩类化合物是加氢柴油中的主要残留硫化物,基于噻吩类硫化物与金属离子络合反应机理,选取4种金属氯化物CuCl2,AlCl3,FeCl3,MnCl2作为络合脱硫剂,对硫质量分数为592 μg/g的浅度加氢柴油进行脱硫研究。结果表明：单组分金属氯化物中AlCl3的脱硫效果最好,双组分金属氯化物中CuCl2 /AlCl3质量比为1∶1时的脱硫效果最好;工艺条件相同时,双组分金属氯化物CuCl2/AlCl3的 脱硫效果比单组分金属氯化物的脱硫效果好;综合考虑工艺成本和脱硫周期等因素,浅度加氢柴油脱硫的最佳工艺条件为：反应温度50 ℃,反应时间30 min,络合脱硫剂加入量（w)10%。在最佳工艺条件下进行脱硫试验时,采用AlCl3为络合脱硫剂时脱硫率达到86%,采用CuCl2/AlCl3（质量比为1∶1）为络合脱硫剂时脱硫率达到95%。     

芳烃对柴油超深度加氢脱硫的影响

察了芳烃对柴油超深度加氢脱硫（HDS）反应的影响。通过在实际油品中添加甲苯和萘,得到硫含量、氮含量和芳烃含量相同,而芳烃类型不同的2种加氢原料,采用NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂分别进行超深度加氢脱硫实验。利用分子模拟技术计算了真实油品中典型的硫化物（DBT和4〖DK〗,6 DMDBT）以及甲苯和萘在NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂表面的吸附热（Ea）。结果表明,由于芳烃与4 MDBT、 4〖DK〗,6 DMDBT类化合物在催化剂上的竞争吸附和吸附能的差异,在NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3催化剂催化作用下,双环芳烃对柴油超深度加氢脱硫反应的抑制作用均强于单环芳烃;芳烃对以NiW/Al2O3为催化剂的柴油超深度加氢脱硫反应速率的影响强于其对以CoMo/Al2O3为催化剂的柴油超深度加氢脱硫反应速率的影响。     

磷钨酸/氧化锆催化剂催化氧化柴油脱硫

采用过饱和浸渍法制备了负载型催化剂HPW/ZrO_2(HPW为磷钨酸),利用XRD、FTIR和N_2吸附-脱附方法对催化剂进行了表征。以H_2O_2为氧化剂、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为相转移催化剂,对比研究了HPW和HPW/ZrO_2催化剂的氧化脱硫性能,同时考察了氧化反应条件、催化剂的循环使用性能和氧化反应动力学。实验结果表明,HPW/ZrO_2催化剂的脱硫效果优于HPW催化剂;在n(H_2O_2):n(S)=4.0、HPW/ZrO_2催化剂用量为2.5%(基于柴油质量)、CTAB用量为0.25%(基于柴油质量)、氧化温度60℃、氧化时间90 min的条件下脱硫效果最佳,柴油中硫的含量由3 647 mg/L降至72 mg/L,脱硫率达98.0%。催化剂循环使用3次后脱硫率仍达95.3%,且该氧化脱硫反应符合一级动力学。GC-SCD分析结果显示,HPW/ZrO,催化氧化法易脱除柴油中加氢法难以脱除的二苯并噻吩及其衍生物。     

以全硅MCM—41为载体制备W系深度加氢脱硫催化剂

用全硅MCM－41担载Ni-W和Co-W制备了深度加氢脱硫催化剂,并在中压固定床反应器上分别考察了对二苯并噻吩（DBT）和高硫直接馏柴油的加氢脱硫性能。结果表明,全硅MCM－41担载制成的W系催化剂表现出很高的加氢脱硫活性,其中Ni-W/MCM-41活性高于Co-W/MCM-41,但两类催化剂的最佳Ni(Co)/W原子比均为0．75。从加氢脱硫产物分布看,两类催化剂的脱硫反应路径不同,在Co-W/MCM-41上主要通过氢解脱硫,而在Ni-W/MCM-41上则是通过氢解以及先经芳环加氢后脱硫的两条路径来进行,对Ni-MCM-41来说,加氢活性随温度升高而升高。     

以MCM-41为载体担载Co-Mo硫化物制备柴油深度加氢脱硫催化剂

用全硅MCM-41共浸渍法担载Co-Mo制备的催化剂，其金属担载量ω(MoO3)=20％。考察了该催化剂对二苯并噻吩(DBT)、4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)、4，6-二甲基二苯并噻吩(4，6-DMDBT)和高硫直馏柴油加氢脱硫反应的活性，并与日本某深度加氢脱硫催化剂(DHDS)作了比较。结果表明，所研制的催化剂对DBT、4-MDBT、4，6-DMDBT和高硫直馏柴油(ωS=2．83％)均具有很高的加氢脱硫活性，高于DHDS催化剂的活性。MCM-41担载的催化剂最佳Co／Mo原子比为0．75，高于以γ-Al2O3作载体的市场上广泛应用的Co-Mo催化剂，这可能是活性组分在表面高度分散的结果。在DBT的加氢脱硫反应中，联苯(BP)的选择性远高于环己烷基苯(CHB)的选择性，说明Co-Mo／MCM-41催化的加氢脱硫反应中，氢解脱硫反应占主导地位。与Ni—Mo／MCM-41催化的加氢脱硫反应过程相似，加氢脱硫反应中生成的CHB稳定性较低，会进一步分解为苯和环己烷。由TPR谱图可知，表面的Mo和Co活性组分存在相互作用，活性高的Co-Mo/MCM-41催化剂的TPR谱在600℃左右出现一个新的特征峰。     

FCC原料加氢预处理对催化柴油中硫、氮化合物分布的影响

分别采用气相色谱-脉冲火焰光度检测器（GC-PFPD）及气相色谱-氮化学发光检测器（GC-NCD）对催化裂化柴油中的硫化物和氮化物类型进行了分析,考察了加氢预处理的反应温度对FCC柴油中的硫化物、氮化物的转化规律的影响。结果表明：FCC柴油中的硫化物主要为BTs和DBTs,氮化物主要以非碱性的含氮化合物为主,吲哚类和咔唑类约占总氮含量的98%;加氢预处理后的FCC柴油中的硫化物以BTs为主,4- MDBT 和4, 6- DMDBT含量很少;随着加氢预处理温度的提高,FCC柴油氮化物中的咔唑类逐渐减少,主要以吲哚类为主。     

Fluid Catalytic Cracking Feed Hydrotreatment and its Impact on Distribution of Sulfur and Nitrogen Compounds in FCC Diesel

The sulfides and nitrogen compounds in FCC diesel were analyzed by gas chromatography equipped with a pulsed flame photometric detector(GC-PFPD) and gas chromatography coupled with nitrogen chemiluminescence detection(GC-NCD). And the variation of sulfides and nitrogen compounds in FCC diesel produced from gas oil feed hydrotreated at different temperatures was investigated. The test results showed that two main types of sulfur compounds, i.e. benzothiophenes(BTs) and dibenzothiophenes(DBTs) were found in diesel. Nitrogen compounds are mainly composed of non-basic nitrogen compounds, and indoles and carbazoles account for about 98% of the total nitrogen contents. The sulfides in FCC diesel obtained from hydrotreated feed are mainly BTs with a small amount of 4-MDBT and 4,6-DMDBT. With the increase in FCC feed hydrotreating temperature, indoles content in FCC diesel increases, while carbazoles content decreases.     

SULFUR COMPOUND TYPE DISTRIBUTION IN NAPHTHA AND GAS OIL FRACTIONS OF KUWAITI CRUDE

ABSTRACT

The need for detailed information on the types of sulfur compounds present in various petroleum cuts has been well recognized by refiners and environmentalists worldwide. This need is growing in recent years in view of the current environmental regulations that limit the sulfur content of transportation fuels to very low levels. In the present work we have studied the distribution of different kinds of sulfur compounds present in light and middle distillates of Kuwait crude oil. A representative sample of Kuwait crude oil was fractionated into naphtha (15-160°C) and 10-15°C cuts in the gas oil boiling range (210-340°C) using an 80L capacity autodistillation unit “AUTODEST-800” according to ASTM 2892. The distribution of various types of sulfur compounds in each of these cuts was quantitatively estimated by capillary gas chromatography equipped with a sulfur chemiluminescence detector. Thiophene and its alkyl derivatives constituted about 60% of the total sulfur compounds in the naphtha fraction. The remaining 40% was composed of mercaptanes and alkyl sulfides. In the gas oil boiling range (210-340) two groups of sulfur compounds, namely, alkyl benzothiophenes and alkyl dibenzothiophenes were present. A major portion of the alkyl benzothiophenes was found in the fraction boiling in the narrow range 235-257°C. Among the alkyl dibenzothiophenes, the concentration of C, and C₂ DBTs decreased while that of higher alkyl DBTs (< C₃-DBTs) increased with increasing temperature. The C₁ and C₂ alkyl DBTs were highly concentrated in a fraction boiling between 280-325°C and these sulfur compounds were absent in the fraction boiling above 330°C. The industrial implications of these results are discussed.     

生产超低硫柴油的S-RASSG催化剂级配技术的工业应用

为满足炼油企业生产国Ⅳ及欧Ⅴ标准清洁柴油的需要,抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发了适合不同原料、分别以W-Mo-Ni(Mo-Ni)及Mo-Co为活性金属的FHUDS系列催化剂,并根据加氢反应器内催化剂床层不同的工况条件和反应特点,结合不同类型催化剂的超深度脱硫反应机理,开发了催化剂级配的S-RASSG柴油超深度脱硫技术。工业应用结果表明:采用S-RASSG技术及配套的FHUDS-2/FHUDS-5催化剂体系,加工常压柴油掺兑质量分数为40%左右催化柴油及焦化汽柴油或减压柴油的高硫混合油,在反应器入口压力8.0 MPa,主催化剂体积空速1.85～2.25 h-1、平均反应温度350℃左右等条件下,可以长周期稳定生产硫质量分数小于50μg/g、满足国Ⅳ标准的低硫柴油;加工常压柴油掺兑质量分数为30%左右减压柴油及少量焦化柴油的混合油,在反应器入口压力8.0MPa,主催化剂体积空速1.85 h-1、平均反应温度350℃左右等条件下,可以稳定生产硫质量分数小于10μg/g、满足欧Ⅴ标准的超低硫柴油。S-RASSG催化剂级配技术为炼油企业生产满足国Ⅳ和欧Ⅴ标准的超低硫柴油提供了有力的技术支撑。     

FHUDS-6催化剂在柴油加氢装置中的应用

在中国石化西安石化分公司30万t/a柴油加氢精制装置上,对中国石化抚顺石油化工研究院研发的FHUDS-6超深度加氢脱硫催化剂的进行了工业应用。结果表明,在平均反应温度为357.6℃,反应器入口压力不小于7.2 MPa,主催化剂体积空速为2.37 h-1,氢气/原料油(体积比)为370的条件下,以硫含量为5 280μg/g的常二三线、减一线和催化柴油混合物为原料(三者质量分数依次为56%,13%,31%),可生产硫含量低于20μg/g的清洁柴油,其质量达到国Ⅳ标准要求。     

高低温双反应区平台工艺RTS在炼油领域的应用

为了更好地实现深度脱硫、脱氮以及芳烃饱和等反应,开发了高低温双反应区平台工艺技术RTS。该平台工艺技术可以用于柴油质量升级、催化裂化柴油（LCO）加氢促进多环芳烃饱和、高氮含量或高终馏点喷气燃料低压加氢、重整预加氢掺炼二次加工石脑油等领域。工业装置运行数据表明：采用RTS技术处理掺炼质量比例25%左右的二次加工柴油馏分的原料时,得到的精制柴油硫质量分数小于10 μg/g,多环芳烃质量分数小于5%,满足国Ⅵ柴油质量标准,且装置运转周期可达到3年以上,实现了长周期稳定运行。     

COMPARISON BETWEEN THE PERFORMANCE OF CONVENTIONAL AND HIGH-METAL Co-Mo AND Ni-Mo CATALYSTS IN DEEP DESULFURIZATION OF KUWAIT ATMOSPHERIC GAS OIL

Due to environmental constraints, sulfur content of diesel fuel has been restricted to very low levels (500 ppm maximum) in many countries. As a result, a greater emphasis has been placed in recent years on the development of catalysts and processes for deep desulfurization of diesel blending streams to produce low sulfur diesel fuel. In the present work we have compared the performance of a conventional Co-Mo catalyst with that of high metal loading Co-Mo and Ni-Mo catalysts in deep desulfurization of Kuwait atmospheric gas oil. The tests were carried out in a fixed bed reactor unit using 75 ml of catalyst under the conditions: P=32 bar; LHSV = 4h^-1; H₂/oil ratio = 100 ml/ml; temperature range = 330 - 390°C. HDS activity of the high molybdenum Co-Mo catalyst was superior to that of the conventional Co-Mo hydrotreating catalyst. High metal loading Co-Mo/Al₂O₃ catalyst also showed a substantially higher HDS activity than the Ni-Mo/Al₂O₃ catalyst containing a similar high metal loading. The unreacted sulfur compounds remaining in the product after high severity hydrotreating were identified as dibenzothiophenes with alkyl substituents next to the sulfur atom. The desulfiirization of such low reactive alkyl dibenzothiophenes was found to occur at a substantially lower temperature over the high metal loading Co-Mo catalyst compared with the conventional Co-Mo catalyst. The results have been explained on the basis of the stacking and dispersion of MoS₂ slabs as well as in terms of the nature of the sulfur vacancies in the MoS₂ layers in these catalyst systems.     

烷基二苯并噻吩类化合物的运移示踪：基于驱替实验和分子模拟的研究

原油中烷基二苯并噻吩类化合物沿运移路径的分布,除了受地质色层分馏效应的影响,还受到有机质来源、成熟度、沉积环境等多种因素的影响。为了研究地质色层分馏效应单一因素下烷基二苯并噻吩类的运移示踪规律,在驱替模拟实验的基础上,用气相色谱-质谱方法剖析了驱替路径上该类化合物的分布特征和运移分馏规律,并从分子模拟角度进行了佐证。结果表明：随着运移距离的增加,吸附油中二苯并噻吩（DBT）、甲基二苯并噻吩（MDBT）和二甲基二苯并噻吩（DMDBT）的绝对浓度均呈现递减趋势;参数4-/1-MDBT、4,6-/（1,4+1,6）-DMDBT和4,6-/2,4-DMDBT显著减小,而参数2,4-/（1,4+1,6）-DMDBT和（2,6+3,6）/（1,4+1,6）-DMDBT则呈现出显著的上升趋势。根据分子模拟结果,发现烷基二苯并噻吩类与水介质之间吸附作用的强弱同时与化合物的Connolly分子表面积及偶极矩紧密相关,表面积和偶极矩越大,分子越容易与地层介质中的水分子发生吸附作用,且分子偶极矩的差异影响更显著。