汽油产品辛烷值损失和硫含量影响因素分析

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/6/13来源:《知识-力量》2019年9月30期文/张驰
[导读]由于催化裂化技术的工艺特点,FCC汽油含有大量的烯烃和较高的硫含量,且在国内FCC汽油占商品汽油的80%。世界各国广泛采用的“欧IV标准”要求硫含量<50μg·g-1,烯烃<18%。为了生产满足国V/国IV排放标准的汽油,寻找适宜的装置工况非常重要。

(中国石油长庆石化分公司,陕西 咸阳 712000)
摘要:由于催化裂化技术的工艺特点,FCC汽油含有大量的烯烃和较高的硫含量,且在国内FCC汽油占商品汽油的80%。世界各国广泛采用的“欧IV标准”要求硫含量<50μg·g-1,烯烃<18%。为了生产满足国V/国IV排放标准的汽油,寻找适宜的装置工况非常重要。本文着重介绍了采用中国石油石油化工研究院的催化汽油选择性加氢脱硫专利技术(DSO技术)的长庆石化公司60万吨/年催化汽油加氢装置产品中硫含量与辛烷值损失随各因素而变化的关系,分析各因素变化时产品硫含量与产品辛烷值损失的趋势。
关键词:催化裂化;汽油;加氢脱硫;辛烷值;硫含量

 
            1.汽油加氢装置工艺原理
            在适当温度、压力下,催化汽油(含有二烯烃、硫、氮、芳烃等杂质)和氢气混合物通过催化剂床层,在选择性加氢催化剂的作用下,主要发生双烯烃选择加氢转化为单烯烃,全部硫醇和部分轻质硫化物转化为重质硫化物,烯烃异构化等反应,选择性加氢后产物又在加氢脱硫催化剂的作用下,发生加氢脱硫、脱氮和脱硫醇等反应,从而提高汽油质量和改善贮存安定性。
            2.影响产品辛烷值损失和硫含量的因素
            2.1 后处理反应温度
            2.1.1 汽油加氢装置2018.6.18-2018.6.20数据记录(根据日常生产操作数据记录所得如下数据,其中R9101入口温度指标90-160℃,R9203入口温度指标200-305℃,R9202入口温度指标250-350℃,C9101顶压指标0.65-0.85Mpa,D9201顶压指标1.3-1.6Mpa,C9202顶压0.65-0.85Mpa,数据均为正常生产数据)。
            2.1.1.1 产品质量(其中产品硫含量符合公司小于15ppm的要求,远小于国家小于50ppm的规定,辛烷值也满足市场所需)。
            2.1.2 汽油加氢装置2018.7.2-2018.7.6数据记录(根据日常生产操作数据记录所得如下数据,其中R9101入口温度指标90-160℃,R9203入口温度指标200-305℃,R9202入口温度指标250-350℃,C9101顶压指标0.65-0.85Mpa,D9201顶压指标1.3-1.6Mpa,C9202顶压0.65-0.85Mpa,数据均为正常生产数据)。
            2.1.2.1 产品质量(其中产品硫含量符合公司小于15ppm的要求,远小于国家小于50ppm的规定,辛烷值也满足市场所需)。
            2.1.3 汽油加氢装置2018.7.16-2018.7.19数据记录(根据日常生产操作数据记录所得如下数据,其中R9101入口温度指标90-160℃,R9203入口温度指标200-305℃,R9202入口温度指标250-350℃,C9101顶压指标0.65-0.85Mpa,D9201顶压指标1.3-1.6Mpa,C9202顶压0.65-0.85Mpa,数据均为正常生产数据)。
            2.1.3.1 产品质量(其中产品硫含量符合公司小于15ppm的要求,远小于国家小于50ppm的规定,辛烷值也满足市场所需)。
            2.1.4.汽油加氢装置2018.7.23-2018.7.26数据记录(根据日常生产操作数据记录所得如下数据,其中R9101入口温度指标90-160℃,R9203入口温度指标200-305℃,R9202入口温度指标250-350℃,C9101顶压指标0.65-0.85Mpa,D9201顶压指标1.3-1.6Mpa,C9202顶压0.65-0.85Mpa,数据均为正常生产数据)。
            2.1.4.1 产品质量(其中产品硫含量符合公司小于15ppm的要求,远小于国家小于50ppm的规定,辛烷值也满足市场所需)。
            2.1.5 汽油加氢装置2018.8.6-2018.8.14数据记录(根据日常生产操作数据记录所得如下数据,其中R9101入口温度指标90-160℃,R9203入口温度指标200-305℃,R9202入口温度指标250-350℃,C9101顶压指标0.65-0.85Mpa,D9201顶压指标1.3-1.6Mpa,C9202顶压0.65-0.85Mpa,数据均为正常生产数据)。
            2.1.5.1 产品质量(其中产品硫含量符合公司小于15ppm的要求,远小于国家小于50ppm的规定,辛烷值也满足市场所需)。
            2.1.6 数据分析
            FCC汽油从催化裂化来的原料,硫含量在90ppm-110ppm之间,辛烷值约为95以上。根据表3,4可推算,当加氢后处理反应器入口温度TIA6124A为280℃时,可得产品硫含量约为平均11.64,辛烷值损失约为0.5,0.6。
            根据表5,6可推算,当加氢后处理反应器入口温度TIA6124A为278℃时,除去偏差较大的一个,产品硫含量约为12.26,辛烷值损失约为0.3,0.4。
            根据上述分析推论,当反应温度大于等于280℃时,辛烷值损失将变大,若继续升温,变大的速度也会更快,而硫含量将会小于11.6,减小的速度也会更小,并且装置能耗增加,裂化反应加剧,产品收率会降低,加氢脱硫反应器可能超温;当反应温度低于278℃时,产品硫含量将上升,而辛烷值损失的会变小。所以折中取舍,反应温度在此范围内最为合理。
            2.2 循环氢中硫化氢
            根据化学反应平衡,循环氢中的硫化氢能够抑制脱硫、脱硫醇反应,同时还发生未反应烯烃和硫化氢重新生成大分子硫醇的副反应,因此降低循环氢中的硫化氢含量有利于减 少加氢汽油中的大分子硫醇硫含量,减小脱硫醇单元的加工负荷。
            2.3 氢油比
            在加氢系统中需要维持较高的氢分压,因为高氢分压在热力学上有利,同时也能抑制生成积炭的缩合反应。维持较高的氢分压是通过大量氢气循环来实现的。因此,加氢过程所用的氢油比往往大大超过化学反应所需的数值。提高氢油比意味着氢分压的提高(总压不变的情况下),这在许多方面对反应是有利的,但却需要增大循环压缩机的流量,动力消耗增大,使操作费用增大,因此要根据具体情况选择适宜的氢油比。此外,加氢过程是放热反应,大量的循环氢可以提高反应系统的热容量,从而减少反应温度变化的幅度。
            2.4 反应压力
            反应压力与反应温度对汽油加氢反应温度的影响类似,提高反应压力有利于提高加氢脱硫率,降低产品硫含量,但同时 烯烃饱和程度大幅增加,使辛烷值损失增大。由于压力对辛烷值的影响远远大于对脱硫的影响,实际生产中往往为了控制加氢汽油的辛烷值损失,会采取适当的降压、合理控制加氢反应温度等措施控制硫含量。
            3.结论
            通过以上分析得知影响汽油加氢产品硫含量和辛烷值损失的因素主要是后处理反应温度,其中反应压力、氢油比及循环氢中硫化氢等也有一定的影响。日常生产中优化反应温度,维持一定的反应压力,控制循环氢中硫化氢含量对装置有着积极地影响。
            该技术以脱硫为主要目标,最大限度减少产品辛烷值损失,适用于炼油企业汽油加氢装置处理FCC汽油,生产满足市场需要的低硫清洁汽油,促进社会经济和汽车工业的发展,有利于减少污染、保护环境、改善人类生存环境和提高生活质量。其为汽油质量升级提供自主技术支持,具有良好的工业应用前景和较强的市场竞争能力。
参考文献
[1]李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京: 中国石化出版社,2004:318-324
[2]康久常.催化裂化全馏分汽油加氢改质工艺流程设计[J].当代化工,2006,35(6):414-417.