探討煉油化工企業(yè)催化汽油加氫工藝技術(shù)

李慶明 王兆宇

摘要：近年來加氫脫硫取得了很大進(jìn)展。整體而言，煉油化工企業(yè)催化汽油加氫脫硫工藝的選擇比較困難，加之近年來環(huán)境的污染問題愈發(fā)嚴(yán)峻，隨著我國(guó)人民環(huán)保意識(shí)的不斷提高，也推動(dòng)了各行各業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的環(huán)保性能。本文主要針對(duì)煉油化工企業(yè)催化汽油加氫工藝技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：煉油化工企業(yè);催化汽油;加氫;工藝技術(shù)

1催化汽油加氫工藝技術(shù)相關(guān)理論

目前在汽油的需求量增加、國(guó)家對(duì)汽油標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的條件下，煉油廠主要是通過提高汽油的清潔度和產(chǎn)量上保證企業(yè)效益。在生產(chǎn)中煉油廠主要的矛盾就是過于依賴原料的質(zhì)量和數(shù)量。因此原油的深加工工藝是提高油品的重要舉措。傳統(tǒng)的油品質(zhì)量提高方法是采用脫碳工藝和加氫工藝。其中加氫精制工藝因?yàn)閷?duì)原料的實(shí)用性比較廣，效果好而成為煉油行業(yè)主要采用的汽油優(yōu)化技術(shù)。加氫精制工藝為汽油產(chǎn)品去除雜質(zhì)進(jìn)行凈化的原理是去除汽油中含有的的金屬原子類的雜質(zhì)、去除汽油中的氮、硫、氧原子、碳?xì)浠衔锏炔环闲枰脑丶叭コ椭写嬖诘亩嘌醴枷阕寤瘜W(xué)合成物質(zhì)。催化汽油加氫工藝的反應(yīng)主要是基于H2。通過利用相應(yīng)的催化和原子反應(yīng)，來對(duì)需要去除雜質(zhì)和進(jìn)行預(yù)處理的汽油進(jìn)行處理。這些反應(yīng)相同點(diǎn)是，都會(huì)讓汽油中含有的各種雜質(zhì)，如氮、硫、氧等和H2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)且利于后續(xù)的清除。

催化汽油加氫工藝會(huì)根據(jù)不同的進(jìn)料來決定需要處理掉的雜質(zhì)的種類和數(shù)量。工藝中主要應(yīng)用到加強(qiáng)作用和氫解作用兩種化學(xué)作用，采用了HDM、HDO、HDS、HDN等化學(xué)反應(yīng)。加氫脫硫反應(yīng)（HDS）能有效去除石油原料中的有機(jī)硫成分。在催化劑作用下，發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)，多種硫化合物被處理。硫化合物中主要的成本有噻吩、硫醚、硫醇和二硫化物等。加氫脫氮反應(yīng)（HDN）的化學(xué)反應(yīng)是以氮?dú)鈦砻摮鍪彤a(chǎn)品的中的有機(jī)氮。加氫脫氮工藝因?yàn)楹衔飶?fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，需要比較嚴(yán)苛的反應(yīng)環(huán)境。含氮化合物的分子質(zhì)量比較大，是5-6元的分子結(jié)構(gòu)。而且含氮化合物的沸點(diǎn)會(huì)隨著石油餾分沸點(diǎn)的升高而增加，所以操作條件需要準(zhǔn)確控制。加氫脫氧反應(yīng)（HDO）是讓雜質(zhì)中的氧原子最終以水的形式排除。含氧的雜質(zhì)中苯酚化合物分子質(zhì)量比較大，比較難發(fā)生反應(yīng)，不容易脫除處理。脫金屬反應(yīng)（HDM）是一種必須添加催化劑的脫除方法，主要是讓雜質(zhì)以金屬硫化物的形式被脫除。

2催化汽油加氫工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

生產(chǎn)清潔汽油的加氫工藝技術(shù)中，國(guó)外目前使用比較多的有CDHDS、Prime-G+、SCANfining技術(shù)等。國(guó)內(nèi)使用比較多的是OCTM、RIDOS、DSO-FCC技術(shù)等。這些加氫精制工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品有輕汽油和重汽油。其中目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為成熟的是DSO催化汽油加氫工藝技術(shù)。該技術(shù)因?yàn)榇呋瘎┑募夹g(shù)匹配性能好、汽油成品辛烷值損傷少等優(yōu)勢(shì)得到了很好的推廣。DSO催化汽油加氫工藝技術(shù)主要是通過選擇性技術(shù)來實(shí)現(xiàn)加氫脫硫。DSO工藝能讓催化裂化汽油得到最大限度的加氫脫硫，生產(chǎn)出的汽油成品滿足了國(guó)V和國(guó)Ⅵ的技術(shù)要求指標(biāo)。DSO工藝主要是利用脫砷、預(yù)加氫等過程讓全餾分催化裂化汽油在分餾塔里實(shí)現(xiàn)汽油的分離操作。得到的重汽油產(chǎn)品會(huì)繼續(xù)進(jìn)行加氫脫硫的后續(xù)處理。這樣能提高對(duì)原油的利用率，實(shí)現(xiàn)對(duì)原油的深加工。DSO工藝技術(shù)的應(yīng)用中主要是要將催化裂化汽油在深度脫硫的同時(shí)，盡量保留原油的辛烷值，并讓加氫工藝裝置始終保持安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

DSO工藝技術(shù)主要特點(diǎn)有4個(gè)方面：①能在常溫下實(shí)現(xiàn)脫砷。砷具有有毒有害性，特別是在加溫等條件下的反應(yīng)危害更大。DSO工藝技術(shù)通過常溫條件下對(duì)全餾分催化裂化汽油的操作，避免了在非臨氫狀態(tài)下操作的危險(xiǎn)，讓脫硫過程中辛烷值的損失降低，不會(huì)帶給后續(xù)流程出現(xiàn)砷毒害的影響。②能實(shí)現(xiàn)輕汽油的有效分離。DSO工藝技術(shù)能準(zhǔn)確地把大部分硫富集的重汽油餾分分離出來，將硫含量滿足需要的輕汽油進(jìn)行輸出。這樣能有效減少輕汽油的辛烷值損失。③能大幅度降低輕汽油中的含硫量。DSO工藝技術(shù)采用了預(yù)加氫工藝。從而有效延長(zhǎng)了催化劑的發(fā)生使用周期，能有效增加輕汽油中的烯烴異構(gòu)化成分，達(dá)到高辛烷值。④對(duì)重汽油采用加氫脫硫工藝，能把重汽油中大部分的硫化物脫除。輕重汽油分離后的DSO工藝技術(shù)，能處理掉重汽油中的大部分硫化物，降低烯烴飽和度。從而提高汽油成品的辛烷值，保證生產(chǎn)出合格的清潔汽油。

3催化汽油加氫工藝技術(shù)的優(yōu)化建議

3.1在催化汽油加氫工藝技術(shù)的催化溫度上

要以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，綜合考慮反應(yīng)器溫度對(duì)加氫工藝化學(xué)反應(yīng)的影響。特別是要注意不同溫度下，脫硫效果如何，重汽油的組成發(fā)生的變化，消耗氫氣的情況，關(guān)注對(duì)汽油成品油帶來的辛烷值的影響。建議催化溫度在高于260攝氏度時(shí)，對(duì)族組進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，避免溫度過高導(dǎo)致的辛烷值下降情況。在催化溫度處于245-265攝氏度之間時(shí)，要關(guān)注加氫裂化反應(yīng)加劇的情況，避免出現(xiàn)反應(yīng)操作事故。

3.2在催化汽油加氫工藝技術(shù)的氫油比上

建議重點(diǎn)關(guān)注氫分壓的情況。要全面考慮如果增大氫分壓，是否利于催化劑的反應(yīng)動(dòng)力，提高反應(yīng)的速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)硫、氮等成分的有效脫除。要注意高氫分壓對(duì)裝置帶來的安全壓力，避免出現(xiàn)事故。氫油比是工作中氫氣的標(biāo)準(zhǔn)體積除以原料的體積得到的數(shù)值。氫油比和氫分壓是正相關(guān)關(guān)系。所以改變氫油比也會(huì)提高氫分壓。建議一般采用的方法是加大氫的濃度、數(shù)量或者循環(huán)量等。

3.3在催化汽油加氫工藝技術(shù)的空速上

加氫反應(yīng)器的反應(yīng)時(shí)間主要是用空速參數(shù)來體現(xiàn)。空速和反應(yīng)溫度是處于正相關(guān)關(guān)系。為保證實(shí)現(xiàn)需要的反應(yīng)效果，可以增大空速，從而反應(yīng)溫度增高，保證反應(yīng)程度。如果減少空速，就能讓反應(yīng)停留周期變長(zhǎng)，讓化學(xué)反應(yīng)更加完全。從上面三個(gè)方面上看，優(yōu)化催化汽油加氫工藝技術(shù)時(shí)，可以將反應(yīng)器的穩(wěn)定調(diào)整到比現(xiàn)有裝置穩(wěn)定高4攝氏度左右的區(qū)域，以保證脫硫效果。氫油比可以在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下提高一定區(qū)間，在保證裝置壓力安全條件下，讓裂化反應(yīng)程度更好。空速可以設(shè)定在2.4-2.7h-1區(qū)間，從而保證汽油產(chǎn)品的生產(chǎn)率。

4結(jié)語(yǔ)

催化汽油加氫工藝技術(shù)的優(yōu)化需要借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮辛烷值、液收和工藝成熟度等因素，采用DSO工藝技術(shù)方案，利用高選擇性的催化劑增加反應(yīng)效果，避免辛烷值的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]李昊鵬.渣油加氫RHT工藝技術(shù)在上海石化的工業(yè)應(yīng)用研究[D].華東理工大學(xué)，2017.

[2]武同霞.煉油化工企業(yè)催化汽油質(zhì)量升級(jí)的技術(shù)分析[J].當(dāng)代化工，2016（6）：1217～1218+1221.

（作者單位：沈陽(yáng)石蠟化工有限公司）

作者簡(jiǎn)介：姓名：李慶明（19870505-）性別：男籍貫：遼寧省遼中縣民族：漢學(xué)歷：成人本科職稱：助理工程，職務(wù)：操作工研究方向：化工工藝。