OCT-ME催化裂化汽油超深度加氫脫硫技術的開發

趙樂平,關明華,劉繼華,尤百玲

(中國石化撫順石油化工研究院,遼寧撫順113001)

OCT-ME催化裂化汽油超深度加氫脫硫技術的開發

趙樂平,關明華,劉繼華,尤百玲

(中國石化撫順石油化工研究院,遼寧撫順113001)

為了滿足未來"無硫汽油"新標準需要,中國石化撫順石油化工研究院開發了FCC汽油超深度選擇性加氫脫硫OCT-gME技術,該技術中FCC汽油先分餾,輕餾分經無堿脫臭與FCC柴油吸收分餾,重餾分采用新研制的ME-g1催化劑進行加氫脫硫.中試研究結果表明,無堿脫臭輕汽油與FCC柴油易于通過吸收分餾塔切割實現清晰分離,切割得到的輕汽油硫質量分數在4.0～6.0 μg/g之間;ME-g1催化劑與參比劑相比,在反應溫度低10℃的條件下,重汽油加氫脫硫產物的硫質量分數為5.0～8.0 μg/g時,烯烴飽和率降低22.7%～ 32.1%,RON少損失1.3～1.6個單位;OCT-gME技術能夠在RON損失更低的情況下生產硫質量分數不大于10 μg/g的"無硫汽油".

催化裂化汽油MoCo/Al2O3催化劑加氫脫硫選擇性

2003年以來,中國石化撫順石油化工研究院先后開發出OCT-gM[1]、OCT-gMD[2]FCC汽油選擇性加氫脫硫系列成套技術,OCT-gM和OCT-MD技術已先后在國內20套裝置上工業應用[3-4],為煉油企業生產硫含量符合歐Ⅲ(硫質量分數不大于150 μg/g)、歐Ⅳ(硫質量分數不大于50 μg/g)排放標準清潔汽油提供技術支撐.世界范圍內環保法規對汽油硫含量要求越來越嚴格,2009年以來,歐洲、美國和日本等國家和地區已經施行"無硫汽油"(如滿足歐Ⅴ排放標準的汽油硫質量分數不大于10 μg/g)新標準.北京、上海、廣州將來也會實施國家第五階段"無硫汽油"新標準.FCC汽油占我國煉油廠調合汽油的80%左右,因此,開發FCC汽油超深度選擇性加氫脫硫技術是滿足未來"無硫汽油"新標準需要的關鍵.以下主要介紹中國石化撫順石油化工研究院FCC汽油超深度選擇性加氫脫硫工藝及新一代高加氫脫硫選擇性催化劑MoCo/Al2O3(ME-1)的研究進展.

1 實驗

1.1 試驗原料

試驗中采用的FCC汽油和重餾分油性質見表1.

1.2 催化劑評價試驗

以工業生產催化劑為參比催化劑,其中MoO3與CoO總質量分數為15.0%,余量為γ-Al2O3;比表面積為220 m2/g,孔體積為0.45 mL/g.新開發的高選擇性ME催化劑中MoO3與CoO總質量分數為15.0%,余量為γ-Al2O3;比表面積為170 m2/g,孔體積為0.38 mL/g.催化劑評價試驗在中型固定床加氫反應裝置上進行,反應器內徑40 mm,催化劑裝量為50 mL,在230～280℃下硫化后進反應原料.反應條件為:氫分壓1.6 MPa,體積空速3.0 h-1,反應溫度260～280℃.

表1 FCC汽油和重餾分油的性質

1.3 分析方法

采用紫外熒光法(SH/T 0689)測定硫含量;采用氣相色譜法(ASTM D6623-01)測定烯烴組成;采用臺架法(GB/T 5487)測定辛烷值.

2 結果與討論

2.1 OCT-MD裝置生產"無硫汽油"試驗

OCT-MD技術采用全餾分FCC汽油無堿脫臭、輕重汽油餾分分離、重餾分加氫后與輕餾分混合的工藝流程.經過無堿脫臭后,汽油中的硫醇(如乙硫醇沸點為45℃)轉化成為較高沸點的二硫化物(如二乙基二硫沸點為153℃),經過分餾后高沸點二硫化物進入到重餾分中,低硫輕餾分直接進行調合生產滿足歐Ⅳ排放標準的汽油. 2011年5月,采用典型煉油廠OCT-MD裝置進行超深度加氫脫硫試驗,考察生產"無硫汽油"的效果,結果見表2.從表2可以看出:①無堿脫臭汽油按照65℃切割時,輕汽油中硫質量分數為23.0 μg/g,重汽油加氫脫硫至硫質量分數為9.7 μg/g,混合精制汽油產品的硫質量分數為14.7 μg/g, RON損失為1.1個單位;②按照50℃切割時,輕汽油中硫質量分數為4.5 μg/g,對混合精制汽油產品總硫含量的貢獻較小,重汽油加氫脫硫至硫質量分數為4.1 μg/g,混合精制汽油產品的硫質量分數為4.2 μg/g,RON損失為2.0個單位.因此, OCT-MD裝置能夠生產出硫質量分數小于10 μg/g的"無硫汽油".主要問題是RON損失較大,影響高標號汽油的生產及經濟效益.

表2 OCT-MD裝置生產"無硫汽油"的試驗原料及產品性質

2.2 OCT-ME新工藝研究

為了避免OCT-MD技術全餾分FCC汽油無堿脫臭可能給后續加氫單元帶來的不利風險(如重汽油中夾帶微量鈉離子、結焦前軀物等),考察了輕餾分先進行無堿脫臭[5],然后無堿脫臭輕餾分與催化裂化柴油進行混合,并在中型裝置上進行實沸點蒸餾切割.試驗用輕餾分、無堿脫臭輕餾分和催化裂化柴油性質見表3,切割出的脫臭輕汽油的硫含量分析結果見表4.從表3可以看出:輕餾分經無堿脫臭后,硫質量分數變化不大,僅由110.0 μg/g降低到85.7 μg/g,而硫醇硫質量分數變化很大,由60.0 μg/g降低到2.5 μg/g,這是因為硫醇轉化成為較高沸點的二硫化物,但并不降低總硫含量;輕餾分無堿脫臭前后干點不發生變化,均為75℃;催化裂化柴油初餾點為178℃,與輕餾分干點溫度相差103℃.從表4可以看出,在切割溫度為45～70℃的條件下,切割得到的輕汽油硫質量分數在4.0～6.0 μg/g之間,無明顯變化.上述試驗結果說明,催化裂化柴油與無堿脫臭輕汽油易于通過分餾塔切割實現清晰分離,能夠顯著降低輕汽油產品的總硫含量.

表3 催化裂化柴油和無堿脫臭輕餾分的性質

表4 切割出的輕汽油硫含量

在上述中試研究的基礎上確定了OCT-ME技術工藝流程,見圖1.從圖1可以看出,OCT-ME技術包括:①FCC汽油分餾為輕餾分和重餾分,重餾分直接進加氫脫硫單元;②輕餾分經過無堿脫臭裝置處理,將其中的低沸點硫醇轉化成為高沸點的二硫化物;③無堿脫臭輕餾分與催化裂化柴油混合,通過吸收分餾塔分出塔頂無堿脫臭輕汽油、塔底柴油,硫質量分數不大于10 μg/g的無堿脫臭輕汽油去產品調合系統;④富含二硫化物的塔底柴油去柴油加氫裝置進行脫硫處理.

圖1 OCT-ME技術原則工藝流程

2.3 ME-1超深度加氫脫硫催化劑的研制

從表2可以看出,按照50℃切割時,重汽油加氫脫硫至硫質量分數為4.1 μg/g,RON損失3.7個單位,因此,目前重汽油加氫脫硫催化劑進行超深度加氫脫硫時,產物RON損失過大是造成混合產品RON損失過大的根本原因.為了滿足在RON損失較小的情況下達到重汽油超深度加氫脫硫的目的,通過對活性金屬含量的改變、添加助劑、載體改性等方面的深入研究,開發了配套的新一代高加氫脫硫選擇性、低烯烴加氫飽和活性的ME-1催化劑.以硫質量分數為592 μg/g的重汽油餾分為原料,ME-1催化劑與參比劑的加氫脫硫性能對比見表5.從表5可以看出:ME-1催化劑處理重餾分油,反應溫度為260℃時,硫質量分數降低到8.0 μg/g,RON損失2.2個單位;反應溫度為270℃時,硫質量分數降低到5.6 μg/g,RON損失3.1個單位.參比劑處理重餾分,反應溫度為270℃時,硫質量分數降低到8.1 μg/g,RON損失3.8個單位;反應溫度為280℃時,硫質量分數降低到5.8 μg/g,RON損失4.4個單位.

經過計算對比可以發現,重汽油超深度加氫脫硫產物硫質量分數為5.0～8.0 μg/g時,ME-1催化劑與參比劑相比,在反應溫度低10℃的條件下,烯烴飽和率降低22.7%～32.1%,RON少損失1.3 ～1.6個單位.因此,新研制的催化劑ME-1比目前工業生產的催化裂化汽油加氫脫硫催化劑具有更高的加氫脫硫選擇性,生產硫質量分數小于10 μg/g的"無硫汽油"時,RON損失將會大大減少.

表5 ME-1催化劑與參比劑加氫脫硫性能對比

3 結論

(1)無堿脫臭輕汽油與催化裂化柴油易于通過吸收分餾塔切割實現清晰分離,硫質量分數為85.7 μg/g的無堿脫臭輕汽油經切割得到的輕汽油餾分硫質量分數在4.0～6.0 μg/g之間.

(2)開發了新一代高加氫脫硫選擇性、低烯烴加氫飽和活性的ME-1催化劑,重汽油加氫脫硫產物硫質量分數為5.0～8.0 μg/g時,與參比劑相比,在反應溫度低10℃的條件下,烯烴飽和率降低22.7%～32.1%,RON少損失1.3～1.6個單位.

(3)OCT-ME技術采用新一代高加氫脫硫選擇性ME-1催化劑和輕重汽油餾分分離、輕餾分無堿脫臭、無堿脫臭輕餾分與催化裂化柴油吸收分餾組合工藝,能夠在RON損失更低的情況下生產硫質量分數不大于10 μg/g的"無硫汽油".

[1] 趙樂平,周勇,段為宇,等.OCT-M催化裂化汽油選擇性加氫脫硫技術[J].煉油技術與工程,2004,34(2):6-8

[2] 趙樂平,方向晨,王艷濤,等.催化裂化汽油選擇性深度加氫脫硫技術OCT-MD的開發[J].煉油技術與工程,2008,38 (7):3-6

[3] 劉繼華,趙樂平,方向晨,等.FCC汽油選擇性加氫脫硫技術開發及工業應用[J].煉油技術與工程,2007,37(7):1-3

[4] 劉曉欣,王艷濤,趙樂平,等.FCC汽油選擇性加氫脫硫降烯烴工藝技術的工業應用[J].石油煉油與化工,2006,37(8): 44-48

[5] 范志明,柯明,劉淑,等.催化裂化汽油無堿脫臭II型工業化實驗[J].煉油設計,2000,30(7):17-19

Abstract:To produce"sulfur-free gasoline",OCT-ME technology for ultra deep selective desulfurization of FCC gasoline was developed by Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals,which consists of FCC naphtha fractionation,LCN(light catalytic naphtha)sodium-free sweetening and fractioning with FCC diesel cut,HCN(heavy catalytic naphtha)hydrodesulfurization over a newly developed ME-1 catalyst.Results of pilot plant research showed that sweetened LCN and FCC diesel cut was easy to be separated through absorption fractionation,the sulfur content of treated LCN was in the range of 4.0-6.0 μg/g;compared with reference catalyst,when using ME-1 catalyst at a reaction temperature of 10℃lower than the base case,at the sulfur content of treated HCN in the range of 5.0-8.0 μg/g,the olefin saturation rate reduced 22.7%-32.1% and the RON loss was 1.3-1.6 units less,which indicated that OCT-ME technology could produce"sulfur-free gasoline"(sulfur content less than 10 μg/g)with less RON loss.

Key Words:FCC gasoline;MoCo/Al2O3catalyst;hydrodesulfurization;selectivity

DEVELOPMENT OF OCT-ME TECHNOLOGY FOR ULTRA DEEP SELECTIVE DESULFURIZATION OF FCC GASOLINE

Zhao Leping,Guan Minghua,Liu Jihua,You Bailing
(Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals,SINOPEC,Fushun,Liaoning 113001)

2011-12-02;修改稿收到日期:2012-04-10.

趙樂平,男,教授級高級工程師,1990年畢業于大連理工大學,長期從事清潔汽油催化劑及新技術的研究開發工作,曾獲中國石油化工集團公司科技進步一等獎、三等獎各1項,申請發明專利25項,發表論文14篇.

趙樂平,E-maill:zhaoleping.fshy@sinopec.com.基金項目:中國石油化工股份有限公司"十條龍"重大科技攻關項目(010803).