原油脫硫技術發展及其重要技術研究

【摘 要】經過長時間對汽油原油進行研究，研究者們發現原油中的含硫化合物種類高達數百種之多，有200多種化合物的結構已經得到了確定，在各種不同的石油的餾分中，含硫化合物的雜質均不同程度的存在，在汽油餾分中硫含量有所下降，約占原油中含量的0.8%以下。本文主要論述了脫硫技術的主要方法及其對比分析。

【關鍵詞】脫硫；生物；萃取

20世紀后半葉石油的應用趨于多元化，進入了綜合利用時期[1]。石油的應用趨于綜合化，現代生活中是車輛主要的動力來源，隨著轎車的普及，每年消耗的石油越來越多，石油作為一種不可再生資源，儲量在不斷減少，高質量的汽油也越來越少，這就需要不斷的提高汽油的煉制工藝。人們的環保意識正在不斷的提高，保護生活環境的意識早已深入人心，汽車尾氣是大氣的主要污染源，治理汽車尾氣受到了人們的廣泛關注。因此生產清潔化汽油成為了目前重要的研究課題之一，特別是低成本、低污染脫除汽油中的含硫化合物的研究勢在必行[1]。

根據制備方法的不同，可以將汽油分成：焦化汽油、熱裂化汽油、催化裂化（FCC）汽油、直餾汽油、加氫裂化汽油、重整汽油、裂解汽油及烷基化汽油等。發達國家FCC汽油的使用比例較低，僅有30%左右，而我國相對比較落后，使用比例高達80%。據報道顯示，90%以上的成品油含有較大量的硫，而這些硫主要來自于汽油的催化裂化，因此我過的汽油脫硫技術面臨著殘酷的挑戰。山紅紅等人對FCC汽油進行了分析，采用儀器為FPD檢測器的色譜分析，油品來自于勝利石油化工總廠，分析的內容涉及汽油中硫的分布以及含硫化合物的種類，對于高于100℃的FCC汽油餾分，主要含硫化合物的百分含量如表1所示；結果表明，FCC汽油中含硫化合物主要包括C4-噻吩、噻吩、C2-噻吩、C3-噻吩、甲基噻吩以及少量的硫醇、硫醚，且有接近90%的硫為噻吩類含硫化合物，因此，若要降低汽油中的硫含量，應從降低FCC汽油中的硫含量入手，且應該將重點放在脫除噻吩類含硫化合物上。

1.汽油吸附脫硫技術研究進展

通過上述對比可知，吸附法脫硫具有諸多優點，遠遠強于其他非加氫脫硫技術，反應過程中條件溫和、效率高，成本低，最重要的是烯烴不會被飽和，因此燃料油中的辛烷值不降低等優點，近年來引起了研究者的關注，是近期最有希望實現超低硫目標的脫硫技術，下面對該技術及其研究進展進行較詳細的闡述[2]。

2.汽油吸附脫硫技術工藝進展

近年來，汽油吸附脫硫技術得到了研究者們的格外的重視，并且取得了飛速的發展，一些知名的石油企業如Phillips、ExxonMobil、UOP等以及一些注明的的研究院所和大學都取得了突破性進展，其中包括：IRVAD工藝、S-Zorb工藝、PSU-SARS工藝等，國內在這方面起步較晚，發展較慢但是洛陽石化公司的LADS工藝也具有良好的收益[3]。

3.現有汽油脫硫技術比較

3.1加氫脫硫技術

經研究者們研究發現，現有的各種脫硫實驗方法，無論是加氫脫硫法還是選擇性加氫脫硫技術，都具有一些共同點，這些反應均需要在高溫高壓下進行，消耗大量的氫氣，最后得到的汽油其辛烷值也會減小到很低。相比之下雖然現則性加氫脫硫技術相比于傳統加氫脫硫技術有所改進，進行了催化劑和工藝流程上的改良，但是仍然難以推廣開來，這是由于雖然其減少了氫氣的消耗量，辛烷值的損耗量也大大降低，但是高成本的設備投資和巨額的操作費用限制了其應用其擴展。

3.2非加氫脫硫技術

氧化脫硫技術是得加氫脫硫技術中較為具有代表性的技術之一，具有諸多優點，例如，加氫脫硫法難以脫除汽油中的噻吩類硫化物，但是對于氧化脫硫技術，這是一個很好解決的難題；此外，氧化脫硫技術工藝流程十分簡單，對反應環境要求很低，反應條件溫和，不需要巨額投資，最重要的是對汽油的辛烷值影響很小，意外的發現，其對于脫除含氮物質也有較好的效用。這也并不意味著它就毫無缺陷，其仍然存在較明顯的缺陷：氧化脫硫技術的工藝流程極長，最后生成的氧化物和油產品難以分離，因此也導致油產品的回收效率很低，這也導致了在這個脫硫過程中油產品容易受到再次的污染，此外，該技術的成本很高，主要來自于過長的工藝流程和較高的氧化劑價格。

3.3烷基化脫硫技術

烷基化脫硫技術已經發展的比較成熟，在非加氫脫硫技術中算是一種效果比較好的脫硫技術，但是仍存在著較嚴重的缺陷。經過烷基化脫硫的汽油往往帶有顏色，且汽油殘品與脫硫劑、催化劑等難以分離，更加嚴重的是該方法對設備腐蝕較嚴重，產生的廢液還容易對環境造成嚴重的污染，因此該方法不宜沿用。

3.4萃取脫硫和離子液體脫硫

這兩種脫硫技術所需要的操作條件比較好控制，只需要在低溫、低壓的條件下進行，因此該設備、環境的成本及運營費用很低。在進行脫硫的過程中并不會讓烯烴發生化學反應而飽和，汽油的辛烷值也會得以保持，這主要是由于在整個過程中并不會發生化學反應，因此汽油的化學組成及化學結構并不會發生變化。但是這并不意味著該技術毫無缺憾，萃取的過程中需采用專門的萃取劑，離子液體價格較高，如果大量使用，會使脫硫過程的成本大大提高，因此也很難推廣。因為汽油中餾分的含量比較復雜，因此需要多級萃取操作，這就會使得油產品的回收率有所降低，如果減少萃取的級數，又會使得脫硫的效率不夠。

3.5生物脫硫技術

生物脫硫不失為一種較好的脫硫方式，具有許多優點：產生的生物污染較少、選擇性高、反應條件很溫和、設備簡單且成本低、消耗能量低、回收效率高。生物脫硫技術只需要找到合適的菌種將硫分解，這也就意味著其必然存在一些缺陷，一種生物細菌并不可能能夠分解汽油中的所有需要脫除的部分，而且整個分解周期也會比較成，這個過程也很難控制其進程，需要在很苛刻的條件下生物細菌才會得到增殖并發揮作用，最后也難以從中分離出來。

3.6吸附脫硫技術

吸附脫硫技術是目前最具發展潛力的一種脫硫技術，具有良好的工業應用前景主要由于其克服了以上技術的很多缺陷，具有裝置簡單、低成本、污染小、條件溫和等優點，并且在脫硫過程中并不會對汽油的辛烷值產生影響，更值得高興的是吸附劑很容易能夠脫除噻吩及其衍生物，總之，在脫硫的過程中吸附脫硫技術能夠脫除很多其他技術難以脫除的含硫物質，因而成為了現在脫硫技術中科學工作者爭相研究的焦點問題。

參考文獻：

[1]于維釗，《炭基材料的汽油吸附脫硫研究》，[博士論文]，《中國石油大學（華東）》，2008.

[2]蔣宗軒，《吸附和氧化～萃取（吸附）用于柴油超深度脫硫研究》，[博士論文]，《中國科學研究院》，2003.

[3]彭國峰，《FCC汽油靜態吸附脫硫的研究》，《精細石油化工進展》，2008，9（12），37～40.

作者簡介：

王路瑤（1994.04），女，陜西寶雞人，漢族，本科在讀，就讀于西北民族大學應用化學專業。