S Zorb 裝置辛烷值損失大原因的分析與措施

周 歡，齊萬松，李宏勛

（中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012）

1 現(xiàn)狀概述

2019 年4 月，中石化洛陽分公司S Zorb 裝置進行擴能改造，由原150 萬噸/年擴能至180 萬噸/年。2019 年6 月22 日，引入催化穩(wěn)汽，吸附劑再生系統(tǒng)運行正常，精制汽油硫含量控制在5mg/kg。開工運行一段時間后，出現(xiàn)精制汽油辛烷值損失較大的現(xiàn)象，影響了裝置的效益。該裝置2019 年7 月辛烷值化驗分析結果如表1 所示。

表1 辛烷值損失化驗分析

通過表1 可看出，7 月1 日至7 月16 日，該裝置精制汽油辛烷值損失較大，平均辛烷值損失達到1.34 個單位，增加了裝置的生產成本。

2 影響辛烷值原因分析

進料汽油辛烷值較高的主要原因是汽油中的烯烴比例高，如何保持裝置精制汽油中的烯烴占比就成為制約辛烷值損失小的關鍵措施。

S Zorb 吸附脫硫技術中主要有烯烴加氫飽和反應和烯烴異構化反應，而烯烴通過加氫飽和形成烷烴后，會大大降低精制汽油的辛烷值，因此降低精制汽油辛烷值的損失的關鍵，為抑制烯烴加氫飽和反應，加大汽油在反應器內的加氫異構化反應。

3 烯烴加氫飽和反應

烯烴加氫飽和的反應是強放熱反應，通過增加反應溫度可有效抑制減少此反應的發(fā)生，若反應器內發(fā)生大量的烯烴加氫反應后，反應器溫度將會顯著升高，耗氫量也會增大。而隨著反應器出口溫度的升高將會抑制烯烴加氫反應的進行，這是一個自我調節(jié)過程[1]。總體來講，烯烴加氫飽和反應是S Zorb 裝置脫硫過程中不希望發(fā)生的副反應，應盡可能通過反應壓力、反應溫度、氫油比、質量空速、再生持硫率等參數(shù)抑制或減少其發(fā)生。

3.1 反應壓力

反應壓力對硫的吸附速率和烯烴加氫均有影響，烯烴通過加氫飽和形成烷烴的反應是體積減少的化合反應，增加反應壓力將促使氫分壓增加，使烯烴加氫的速率增加快速形成烷烴，導致精制汽油中的烯烴占比減少，增加辛烷值損失。降低反應壓力會減少辛烷值的損失，同時也會帶來精制汽油硫含量的上升，需要在保證脫硫率和辛烷值損失之間尋求平衡。

3.2 反應溫度

受反應動力學控制，提高反應器出口溫度到426℃時，脫硫反應速率也會相應增加，超過426℃時，受反應動力學控制，脫硫率將會下降。在操作溫度399～438℃范圍內，烯烴加氫和辛烷值的降低會隨溫度的升高而降低[2]。介于烯烴通過加氫飽和形成烷烴的反應是放熱反應，反應器的溫度升高會抑制此反應的進行，由于反應器的溫度升高會使烯烴加氫反應減少，反應溫升的幅度范圍也隨著反應器溫度升高而減小。

3.3 氫油比

氫油比是指進料汽油和裝置循環(huán)氫的比值，Zorb 裝置采用摩爾氫油比，在系統(tǒng)壓力不變的情況下，增大氫油比可以抑制吸附劑上的結焦，但是會增加烯烴加氫飽和形成烷烴的速率，從而增大辛烷值的損失，降低氫油比可以減少辛烷值的損失，但會增加吸附劑上的結焦。

3.4 質量空速

質量空速在S Zorb 裝置中是指進料量與反應器內藏量的比值，增加反應器內的吸附劑藏量可以降低質量空速，降低質量空速后可以提高脫硫率。而增大質量空速則可以降低烯烴加氫飽和形成烷烴的反應速率，使辛烷值損失降低，但精制汽油硫含量會升高。與辛烷值相比，質量空速對精制汽油硫含量控制影響更大。

3.5 再生劑的持硫率

在S Zorb 實際生產中，主要通過再生劑的持硫率來調整吸附劑的活性，吸附劑硫差也是制約辛烷值損失和脫硫率的重要因素之一。通常情況下，吸附劑的硫含量，其活性越高，烯烴加氫反應的程度也就越大。在保證精制汽油硫含量合格的前提下，盡可能提高再生劑的持硫率來降低汽油的辛烷值的損失。

不同操作參數(shù)對辛烷值的影響見表2。

表2 優(yōu)化前裝置關鍵參數(shù)

由表2 發(fā)現(xiàn)，7 月8 日與7 月4 日和7 月1日的操作相比，循環(huán)量沒有大幅波動，提高了30t/h 進料量后，氫油比由0.22 下降至0.18。7 月16 日對比7 月12 日，進料量提至190t/h 后，部分關鍵參數(shù)基本相似，但反應器出口溫度比7 月12 日多了9℃，辛烷值少損失0.5 個單位。

4 優(yōu)化措施

針對加氫反應引起汽油辛烷值損失較大的原因，該裝置從反應溫度、質量空速、再生劑持硫量等方面采取優(yōu)化措施：

1） 反應壓力。依據(jù)目前全廠的原油加工計劃，每周會定期切換高低硫原油，無法保證單一性質原油穩(wěn)定運行，降低反應壓力會增加硫含量上升，相比于辛烷值，保證硫含量的平穩(wěn)更加具有意義。

2） 提高反應溫度。將加熱爐出口溫度由410℃提高至420℃。反應器出口溫度控制在427℃～432℃以下，反應器床層溫升控制在5℃左右。

2） 增大質量空速。反應器的吸附劑藏量由33t 卸劑至25t，減緩烯烴加氫飽和形成烷烴的反應速率，使辛烷值損失降低。

3） 提高再生劑載硫量。通過調整再生系統(tǒng)操作，將再生劑持硫量由6.8%降為8.26%，但要在辛烷值損失與產品硫中間尋找平衡點[3]。

優(yōu)化裝置操作參數(shù)后，辛烷值的變化見圖1、表2。

圖1 優(yōu)化后再生劑/辛烷值損失

表3 優(yōu)化后裝置關鍵參數(shù)

5 結論

2019 年7 月23 日采取優(yōu)化措施后，汽油辛烷值損失得到良好的控制。操作優(yōu)化調整后，辛烷值損失平均下降0.58 個單位，有效地降低了精制汽油的辛烷值損失，提高了裝置的經(jīng)濟效益。