慶陽石化國Ⅵ汽油升級研究

蘭創宏，李志超，吳占永，劉建楠，李永洲，張健，馬軍兵，張志宏

（1. 中國石油慶陽石化分公司， 甘肅 慶陽 744500； 2. 中國石油工程建設有限公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

慶陽石化國Ⅵ汽油升級研究

蘭創宏1，李志超2，吳占永1，劉建楠1，李永洲1，張健1，馬軍兵1，張志宏1

（1. 中國石油慶陽石化分公司， 甘肅 慶陽 744500； 2. 中國石油工程建設有限公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

國家已頒布第六階段汽油質量標準，對苯、烯烴和芳烴含量有更嚴格的要求。分析慶陽石化公司汽油生產現狀，發現其國Ⅵ汽油生產存在辛烷值不足和烯烴含量過高的問題。經過多方案對比，確定異構化+醚化+烷基化路線是適合慶陽石化公司國Ⅵ汽油升級路線。分析國家對國Ⅵ汽油的升級安排和慶陽石化公司的現實需求，建議采用分步分期實施的方案：先建設異構化裝置，提高汽油池辛烷值，減少乙醇汽油調合組分油產量；其次建設醚化裝置，大幅降低汽油池烯烴含量，滿足滿足國ⅥA階段汽油的要求；最后建設烷基化裝置，增產汽油并進一步稀釋汽油池烯烴含量，生產國ⅥB階段汽油。

汽油升級；異構化；醚化；烷基化

2016年12月23日，國家正式發布第六階段車用汽柴油質量標準。國Ⅵ汽油將分兩階段實施，ⅥA階段技術要求過渡期至2023年12月31日，自2024年1月1日起實施ⅥB階段車用汽油的技術要求，主要技術指標表1。

表1 車用汽油標準主要技術指標Table 1 Main technical parameters of the gasoline

國Ⅵ乙醇汽油調合組分油標準尚未發布，參考國Ⅵ汽油標準ⅥB階段以及國Ⅴ車用汽油和乙醇汽油調合組分油之間的質量差異，預測國Ⅵ乙醇汽油 組分油標準主要技術指標表2。

表2 乙醇汽油調合組分油標準主要技術指標Table 2 Main technical parameters of the gasohol

慶陽石化公司經過多年持續的升級改造，汽油產品已提前達到了國Ⅴ，主要的汽油牌號有 92#、95#和92#乙醇汽油調合組分油等，汽油池主要性質見表3。

表3 慶陽石化現狀汽油池主要參數Table 3 Main properties of current gasoline pool in Qingyang petrochemical company

目前慶陽石化公司國Ⅵ汽油生產仍存在以下幾個問題：

辛烷值不足：汽油池平均辛烷值僅為90.61，需生產較多的 92#乙醇汽油調合組分油（辛烷值較低）。由于92#乙醇汽油調合組分油的需求正在逐漸萎縮，未來慶陽石化公司乙醇汽油調合組分油產量將不大于40萬t/a，辛烷值矛盾將更加突出，高標號汽油（95#、98#）生產將日益困難。

烯烴含量高：催化汽油加氫后烯烴含量為40vol%，且在汽油池中占比高（58.09%(wt)），導致汽油池烯烴含量（23.90%(vol)）遠高于國VI標準的要求。

為此，慶陽石化公司及時對國Ⅵ汽油升級進行了研究。

1 國Ⅵ汽油升級研究

降低汽油烯烴含量，提高汽油池辛烷值是制約慶陽石化汽油質量升級的關鍵問題。另外，慶陽石化公司有生產乙醇汽油調合組分油的市場需求，汽油質量升級還需兼顧汽油池氧含量的問題。

分析慶陽石化總工藝流程和汽油生產的特點，國Ⅵ汽油升級的關鍵點有以下幾個方面：

慶陽石化公司拔頭油主要為 C5/C6的輕質烷烴，雖然具有硫、氮和烯烴等雜質含量低的有點，但由于辛烷值較低，調入汽油后會拉低了汽油池的辛烷值。提高拔頭油的辛烷值，通常可以采用異構化工藝。異構化工藝是在催化劑的作用下，將直鏈烷烴轉化為帶直鏈的異構體，從而提高辛烷值。根據工藝方案的不同，異構化油的辛烷值最高可達93[1-3]。

慶陽石化公司有豐富的 C4資源，發展烷基化技術具有天然的優勢，可新建烷基化裝置，增加汽油調合組分，稀釋汽油池的烯烴含量。烷基化工藝是在催化劑作用下，使異丁烷和丁烯反應生成烷基化油的過程[4,5]。

慶陽石化公司催化汽油烯烴含量較高，采用醚化工藝可顯著降低烯烴含量，并提高辛烷值。醚化工藝是以輕汽油中的活性烯烴在催化劑的作用下與甲醇進行醚化反應，生成辛烷值高而蒸汽壓低的醚化汽油[6-8]。

圍繞減少降低汽油池烯烴含量、提高汽油池辛烷值等問題，對方案一（異構化+烷基化）、方案二（烷基化+醚化）、方案三（異構化+醚化）和方案四（異構化+烷基化+醚化）等四個方案進行了對比分析。

1.1 方案一：異構化+烷基化

新建異構化裝置對拔頭油改質，異構化油的辛烷值按90設計。新建烷基化裝置處理醚后C4、重整液化氣，把液化氣轉化汽油。方案一汽油調合表見表4。

方案一汽油池烯烴含量降低至22.11%，辛烷值提高至92.83，可以少產甚至不產乙醇汽油調合組分油。雖然異構化裝置大幅提高汽油池的辛烷值，可大幅減少乙醇汽油調合組分油的產量，但受原料限制，烷基化油產量有限，汽油池烯烴含量仍遠不能滿足國Ⅵ標準要求。

表4 方案一汽油池主要參數Table 4 Main properties of gasoline pool in plan A

1.2 方案二：烷基化+醚化

雖然烷基化油性質好（零芳烴、零烯烴、辛烷值高等），但受原料限制，烷基化油產量有限，汽油池烯烴降低幅度不大。針對汽油烯烴的問題，方案二采用新建烷基化和醚化的路線，汽油調合情況見表5。

表5 方案二汽油池主要參數Table 5 Main properties of gasoline pool in plan B

新建了醚化裝置后，方案二烯烴含量大幅降低至14.24l%(vol)，已經達到了國ⅥB階段的要求。顯然，醚化裝置可以有效降低汽油池的烯烴含量。由于低辛烷值拔頭油的辛烷值沒有提高，而烷基化油和醚化輕汽油的辛烷值貢獻又有限，方案二汽油池辛烷值較現狀僅提高0.33個單位，導致汽油池辛烷值值不足，每年需要至少生產74萬t的乙醇汽油調合組分油。

雖然方案二全廠汽油烯烴、芳烴、氧含量等指標滿足國Ⅵ標準，但辛烷值仍偏低，過量的乙醇汽油調合組分油將銷售困難。

1.3 方案三：異構化+醚化

從方案一和方案二中可以看到，異構化裝置是對辛烷值貢獻最大，醚化裝置對降烯烴效果最好，因此方案三考慮新建異構化和醚化裝置，汽油池主要性質見表6。

表6 方案三汽油池主要參數Table 6 Main properties of gasoline pool in plan C

方案三與前兩個方案相比：汽油烯烴含量降低至15.39%，未達到國ⅥB階段的要求，但距離已滿足國ⅥA階段的要求；辛烷值提高到92.68，乙醇汽油調合組分油的產量可控制在40萬t/a以下。

1.4 方案四：異構化+醚化+烷基化

前述分析表明，異構化、醚化和烷基化對于汽油池的辛烷值和降低烯烴含量的貢獻有限的，任意兩套裝置的組合均不能使慶陽石化公司的汽油產品滿足國ⅥB階段的要求。因此，方案四考慮新建異構化、醚化和烷基化三套裝置，汽油池主要調合性質見表7。

從表中可以看到，新建異構化、醚化和烷基化等三套裝置后，汽油產量增加至164.34萬t/a，汽油池烯烴含量降低至14.20%，辛烷值提高至92.94。全廠汽油全部達到國Ⅵ，可生產 95#汽油 63.86萬t/a、乙醇汽油調合組分油40.00萬t/a（或更少），92#汽油57.67萬t/a，同時可增產高標號的98#汽油2.82萬t/a。

2 結論與建議

綜合上述，慶陽石化公司國Ⅵ升級應采用異構化+醚化+烷基化的路線，既達到了生產國Ⅵ汽油的目的，又增產了汽油，提高了經濟效益。總流程示意如圖1所示。

表7 方案四汽油池主要性質Table 7 Main properties of gasoline pool in plan D

圖1 慶陽石化國Ⅵ汽油升級流程示意Fig.1 The process of stateⅥ gasoline upgrading for Qingyang petrochemical company

分析國家對國Ⅵ汽油的升級安排和慶陽石化公司的現實需求，建議采用分步分期實施的方案：先建設異構化裝置，提高全廠汽油的辛烷值，減少乙醇汽油調合組分油的產量以適應目標市場需求的變化；其次建設醚化裝置，大幅降低全廠汽油池烯烴含量，滿足國ⅥA階段汽油的要求；最后建設烷基化裝置，增產汽油并進一步稀釋汽油池烯烴含量，生產國ⅥB階段汽油。

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Study on Phase Ⅵ Gasoline Upgrading Route for Qingyang Petrochemical Company

LAN Chuang-hong1，LI Zhi-chao2，WU Zhan-yong1，LIU Jian-nan1，LI Yong-zhou1，ZHANG Jian1，MA Jun-bing1，ZHANG Zhi-hong1
（1. PetroChina Qingyang Petrochemical Company, Gansu Qingyang 744500，China；2. PetroChina CPECC East-China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

China government has published Phase Ⅵ gasoline and diesel quality standard. The new standard has strict limits for olefins and aromatics. Base on gasoline production status of Qingyang Petrochemical corporation, it’s found that low otcatne number and high olefin content are the bottleneck of phase Ⅵ gasoline upgrading. After comparing several options, the option of isomerization+etherification+alkylation is recommended. According to national gasoline upgrading schedule and the demand of Qingyang petrochemical corporation, phase Ⅵ gasoline upgrading can be executed in stages: First, an isomerization unit will be completed in this stage to improve otcatne number and reduce the yield of ethanol gasoline blending component; Second, an etherification unit will be constructed to significantly reduce olefin content of gasoline pool, and meet the demand of phase ⅥA gasoline; Finally, the alkylation unit will be built to increase gasoline yield, further reduce olefin content in order to produce phase ⅥB gasoline.

Gasoline upgarading; Isomerization; Etherification; Alkylation

TE 624

A

1671-0460（2017）11-2330-04

2017-09-11

蘭創宏（1978-），男，甘肅省慶陽市人，高級工程師，碩士，2016年畢業于西安石油大學，研究方向：從事煉油技術與技術管理。E-mail：lanchuangh@petrochina.com.cn。