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。     

柴油加氢装置国Ⅵ柴油质量升级措施及效果分析

随着柴油质量升级步伐的加快,2019年1月1日起,全国将开始执行质量更加严苛的国Ⅵ标准车用柴油,国Ⅴ标准将废止。中国石化洛阳分公司在柴油质量升级方面面临着挑战。公司柴油加氢装置原设计可生产满足欧ⅢEN590—1999质量标准,硫含量按≯350mg/kg控制,并副产少量的石脑油和含硫干气。该装置于2016年11月更换催化剂,新催化剂采用抚顺石油化工研究院开发的FHUDS-5、FHUDS-8及FTX体相催化剂级配体系,至今已连续生产运行一年,产品质量升级后可满足国Ⅴ车用柴油排放标准。为了满足国Ⅵ柴油质量升级的要求,在不改变柴油加氢装置现有条件的情况下,通过优化原料配比及性质、降低空速、优化操作条件、提高氢分压等措施,柴油密度下降11.86kg/m~3,多环芳烃含量下降3.3%(质量分数),十六烷指数提高3.76,性质明显变好,满足国Ⅵ排放标准,解决了柴油加氢装置产品质量升级所面临的一系列矛盾,经济效益显著。     

国Ⅵ天然气发动机的EGR均匀性研究

分析了国Ⅵ天然气发动机各缸EGR不均匀产生的原因,发现排气压力的波动会对各缸EGR流量分布产生不利影响。从改变EGR气体流动相位和流动均匀性两个方面提出了13个改进方案,建立发动机GT-SUITE一维计算模型,对改进方案进行计算分析,得到了具体的优化方案并通过台架进行试验测量,试验结果显示发动机各转速EGR率平均偏差从3.1%减小为1.2%,发动机缸内最高燃烧压力的偏差从25%减小为20%,发动机EGR均匀性大大提升。     

国Ⅵ重型柴油车低负荷排放特性试验研究

低速、 低负荷工况的排放优化是重型车降低实际道路排放的重要手段之一,基于底盘测功机法研究了国Ⅵ重型柴油车进行LLC(Low Load Cycle,LLC)试验的瞬态排放特征,并与国内现有重型车循环(C-WTVC和CHTC-HT)的瞬态排放进行了对比分析.试验结果表明,重型车通过LLC试验,NOx污染物比排放分别是C-WTVC和CHTC-HT试验的比排放的15倍和7倍;LLC试验结果中PN比排放比C-WTVC和CHTC-HT试验结果高出2个数量级.因此低速低负荷工况是重型柴油车污染物排放控制的重点,解决低速低负荷排放是重型车实现超低排放的重要手段之一.     

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。     

汽油质量升级硫含量检测影响因素及解决方法探讨

选择SH/T 0689—2000紫外荧光法和GB/T 11140—2008波长色散X射线荧光光谱法作为测定依据进行检测实验,对各种影响汽油硫含量检测结果的因素进行分析。分析结果表明,当裂解温度在1000~1050℃之间时,标样回收率无限接近100%,即测量结果无限接近真实值;裂解氧气及载气氩气流量过大或过小,都会导致检测结果偏离真实值;不同浓度的样品,其进样量的多少会直接影响测试结果的准确性,对硫含量低的样品可适当加大进样量,而硫含量高的样品应适当减小进样量,同时进样速度的快与慢也会影响检测结果的准确性;当硫含量低于40mg/L(约为54μg/g)时应选择标准曲线0-30-50;采用GB/T 11140—2008测定硫含量时不受碱性氮的影响,而SH/T 0689—2000在相同检测条件下,不同检测仪器的检测结果不同,尤其是针对国Ⅴ汽油的检测。鉴于此,在选择检测方法时应避开氮元素对检测结果的影响,建议采用GB/T 11140—2008标准作为国Ⅳ、国Ⅴ汽油硫含量检测的仲裁方法。     

国Ⅵ E10乙醇汽油对炼厂影响与应对分析

中国2016年汽油表观消费量为11983×10~4t,按照10%的添加比例,乙醇需求量为1198×10~4t,需求缺口较大。弥补生物燃料乙醇供应缺口的选项有:煤制乙醇、乙基叔丁基醚(ETBE)和进口部分乙醇。在研发和销售环节,我国生物燃料的财税优惠政策支持较为欠缺,需要加强。全面推广乙醇汽油后,炼厂改为生产乙醇汽油调和组分油,MTBE等醚类组分不得人为添加,需要考虑停产或转产。对MTBE装置的转产,间接烷基化技术可以利用我国丰富的催化裂化与乙烯裂解副产C4资源,过程环境友好,装置投资较低且技术成熟,MTBE装置改造为ETBE装置也是可行的途径,但需要政策许可。通过改进催化裂化工艺,开发新型催化剂和助剂,粗汽油回炼与优化催化裂化的操作条件,可以有效降低FCC汽油的烯烃含量。催化轻汽油的催化裂解对于降低催化汽油烯烃含量也是一条可行的路径。     

国Ⅵ排放后处理器下游NOx测量准确度研究

在国Ⅵ柴油机主流箱式和筒式后处理器上验证下游NO_x是否满足测量准确度要求.结果表明:布置在箱式后端面上的下游NO_x传感器满足测量准确度要求;布置在筒式后锥面上的下游NO_x传感器则不满足.筒式结构仿真结果表明:后锥面位置氨浓度均匀性为0.957,但是后锥面中心位置氨浓度局部较高,不能满足NO_x测量准确度要求;氨浓度分布在尾管直管上的均匀性大于0.970,且氨浓度局部高所占的面积随尾管长度增加而逐渐减小.位置优化试验结果表明:将下游NO_x传感器位置由锥面改为尾管直管段,且NO_x传感器布点距筒式后处理锥截面最小距离为190 mm左右时,满足下游NO_x测量准确度要求.设计一种后腔混合器,使当前下游NO_x传感器位置氨浓度均匀性仿真结果为0.996,且无氨浓度局部高的问题,此方案同样可解决下游NO_x测量准确度问题.     

可变涡轮增压器在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究

在一台满足国Ⅳ排放法规的4缸柴油机上,进行了满足国Ⅵ排放法规的换气系统开发的试验研究,试验采用可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)和废气再循环(EGR)控制阀,对EGR率的引入进行精确控制,配合喷油参数的调节,研究其对柴油机性能和排放的影响。结果表明:VNT可实现发动机EGR率的有效引入,可大幅度降低发动机机内NOx排放水平,但烟度上升明显;EGR阀配合VNT关闭度调节,在保持机内NOx排放不变的基础上,可实现比油耗(BSFC)和烟度的折中;在引入EGR的基础上,配合喷油参数优化,可在满足发动机国Ⅵ原排放控制目标的前提下,保持发动机BSFC水平与原机基本相当或略好。     

不同增压型式在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究

在1台满足国Ⅳ排放法规的4缸轻型柴油机上,进行了面向于满足国Ⅵ排放法规的换气系统开发的试验研究,试验分别采用废气放气阀式涡轮增压器(WGT)和可变喷嘴环涡轮增压器(VNT),配合废气再循环(EGR)阀开度的调节,研究其对柴油机性能的影响,试验结果表明:增压器压气机和涡轮机效率随EGR阀开度变化不大,VNT压气机效率与WGT基本相当,而涡轮机效率在发动机中高速工况提升明显,整体高出15%～20%;VNT在发动机中高转速工况,平均泵气压力(PMEP)和空燃比整体优于WGT,发动机换气系数改善3%～5%,燃烧热效率提升1.5%左右;在满足发动机国Ⅵ机内原始排放目标的情况下,发动机匹配VNT,经济性改善明显,较WGT综合油耗可改善2%～3%。     

国Ⅵ柴油机SCR系统尿素结晶风险评估方法初探

选择性催化还原(SCR)技术被广泛用于柴油机NOx排放控制,尿素结晶是这一技术的主要风险．提出一种评估SCR系统尿素结晶风险的有效方法,在对尿素结晶机理和计算流体动力学(CFD)模拟结果分析后,设计了包含24个不同温度、空速、喷射量的稳态试验和包含120个城市瞬态循环与8个交通拥堵循环的瞬态试验．通过稳态试验的尿素结晶观测结果得到每个工况点的结晶风险情况,并最终得出尿素喷射量与氨氮比(ANR)的限值Map,可为系统优化与标定提供量化目标;通过瞬态试验的尿素结晶观测结果可评估车辆在城市道路条件和交通拥堵状态下单个柴油颗粒捕集器(DPF)再生周期内的尿素结晶风险程度．     

汽油-压缩天然气(CNG)发动机国Ⅴ排放标定匹配研究

基于单一发动机电子控制单元(ECU),针对压缩天然气(CNG)模式下的NEDC循环排放水平进行标定匹配开发研究。对NEDC工况分解,研究了冷起动、过渡工况、断油恢复供油及稳态闭环控制等工况下,标定匹配对CNG发动机排放水平的影响。结果表明:采用1400r/min的上冲转速、0.78的沉底空燃比带来10%的HC排放改善;对于稳态50km/h工况点通过推迟3°CA(BTDC)的点火提前角度,改善了NOx排放水平。     

烷基化技术进展及其在汽油升级中的关键作用分析

烷基化油具有零芳烃、零烯烃、低硫、低蒸汽压及高辛烷值等特点,是理想的清洁汽油调和组分,对汽油池的整体性质提高效果显著,因此成为国Ⅵ阶段汽油产品升级的一项重要措施,烷基化技术也成为炼厂提高汽油产品质量采用的关键措施之一。液体酸烷基化作为烷基化技术中最为成熟可靠的路线,市场占有率最高,但该技术存在废酸再生、环境污染及设备腐蚀等问题;相对而言,固体酸烷基化、离子液体烷基化及间接法烷基化生产过程更为环保,但技术瓶颈在于原料适应性、装置经济性及催化剂的失活及再生存在挑战。因此,开发高反应活性及选择性的催化剂是未来工作的重点。随着烷基化技术的不断创新,烷基化在汽油升级换代过程中的作用愈发显现,截至2015年上半年,国内烷基化装置产能在14.12Mt/a左右,预示着烷基化市场广阔的发展前景。     

轻汽油醚化装置在车用汽油质量升级中的作用

轻汽油醚化工艺可将催化轻汽油中的C5~C7叔碳烯烃与甲醇发生反应,生成相应的醚(TAME、TAEE等)。该工艺可有效降低催化汽油中的烯烃含量,将全馏分的催化汽油辛烷值(RON)提高1~2个单位,蒸汽压降低10kPa左右,同时可将低价值甲醇转化成高价值的汽油,提高炼厂经济效益。轻汽油醚化国外技术包括CDEthers工艺、NExTAME工艺、Ethermax工艺、TAME工艺,国内技术包括CATAFRACT工艺、LNE技术。国内某炼油厂国Ⅵ标准车用汽油质量升级方案选用LNE-3轻汽油醚化技术。新增轻汽油醚化装置后,在降低催化轻汽油烯烃含量的同时,可将含醚和不含醚的轻汽油组分分开,便于调和乙醇汽油。LNE-3轻汽油醚化技术满足烯烃含量小于15%(体积分数)的国Ⅵ(B)阶段标准要求,全厂汽油产品全部满足国Ⅵ车用汽油标准要求,且可灵活选择是否生产乙醇汽油。通过本次质量升级,企业汽油产品满足了国家环保要求,市场竞争力提高,经济效益显著。     

R6105IZLD柴油机升级国Ⅲ燃烧系统的匹配研究

柴油机进排气系统和燃油系统是影响柴油机排放水平的重要因素。通过对R6105IZLD型柴油机进行进排气系统和燃油系统零部件的匹配研究,确定了该型柴油机满足国Ⅲ排放水平的零部件配置。柴油机在满足排放水平的基础上具有较好的经济性。     

甲醇汽油热值研究

用氧弹热量计对甲醇、汽油以及甲醇汽油的热值进行了测定,误差控制在国家标准GB/T384-81要求的范围内。通过实验,得出甲醇汽油的热值随着甲醇比例的增加而降低。采用理论分析公式计算的热值与实验值的误差范围为4.8%~37.8%,采用传统拟合公式的误差范围为0.6%~28.2%,采用本实验新推论的拟合公式误差范围为0.2%~2.9%。     

内部EGR与汽油燃料HCCI燃烧关系的探讨

HCCI燃烧是一种新的发动机燃烧技术，介绍了HCCI燃烧的实现方式，指出EGR是最有可能获得四冲程汽油HCCI燃烧的方法，并且其可以通过早关排气阀得到；简要分析了内部EGR对HCCI燃烧的影响；阐述了为捕捉残余废气而改变气门正时过程中存在的泵气损失和回流损失问题。     

乳化汽油的研究

汽油机使用乳化汽油是节油和减少排气污染的有效途径之一.乳化汽油的研究引起了国内外的广泛重视.本文论述了乳化汽油的节能机理、讨论了乳化汽油制备过程中乳化剂的筛选和乳化方式的选择问题、提出随车乳化技术作为今后研究乳化汽油的方向.文中还讨论了乳化汽油的理化性质和使用性质,并简要介绍了乳化汽油台架试验和行车试验的初步结果以及使用乳化汽油的经济效果.     

甲醇汽油排放与油耗性能试验研究

利用M核心剂母液、甲醇、汽油调配不同型号的M15甲醇汽油、M30甲醇汽油、M50甲醇汽油与国标汽油93#进行污染物排放、油耗对比试验研究,结果表明上述各种型号甲醇汽油相对于国标汽油93#污染排放物降低,清洁环保;在变工况、百公里行驶油耗试验下M15甲醇汽油用量比国标93#要省,M30甲醇汽油、M50甲醇汽油油耗略高,但作为替代性能源它经济环保。