OCT_M系列FCC汽油选择性加氢脱硫技术简介

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量饱和,而烯烃、芳烃饱和反应放热量较大,因此, 加大了反应温升,又进一步加剧了饱和反应的进 行,最终导致辛烷值的损失加剧。
考察了循环氢中硫化氢含量对加氢脱硫反应 选择性的影响,结果表明,反应温度低于 260 ℃ 时,加氢脱硫过程形成的硫化氢容易与反应物中 烯烃反应生成硫醇,使得加氢汽油产品中硫醇硫 含量超 标,因 此,应 控 制 循 环 氢 中 硫 化 氢 的 含 量[7]。国外研究结果还表明,硫化氢在抑制加氢 脱硫反应的同时,还会加剧加氢饱和反应,对选择 性加氢脱硫 反 应 过 程 是 极 其 不 利 的[8]。 工 业 装 置上通常设置循环氢脱硫化氢系统,循环氢经脱 硫化氢处理后,一般控制硫化氢质量分数在 100 μg / g 以下。除了硫化氢外,循环氢中的 CO 对于 FCC 汽油选择性加氢脱硫过程也有不利的影响, 研究表明[9],采用 Mo-Co / Al2 O3 催化剂处理 FCC 汽油重组分,循环氢中 CO 质量分数依次为 11 000, 232,58,2 μg / g 时,加 氢 脱 硫 率 依 次 为 57. 3% , 76. 3% ,90. 7% ,98. 3% ,这 说 明 循 环 氢 中 的 CO 严重地抑制了加氢脱硫反应的进行。工业应用 中,CO 除了表现出抑制加氢脱硫反应外,由于 CO 甲烷化反应还会释放出大量的反应热,引起反应 床层温升过大,不利于反应控制,并增加了烯烃饱 和量及辛烷值损失,因此,也需要严格控制循环氢 中的 CO 含量。
关键词: 加氢脱硫 FCC 汽油 辛烷值
我国 FCC 汽油在调合成品汽油中所占的比 例高达 75% ~ 80% ,因此,FCC 汽油清洁化是我 国清洁汽油生产的关键。FCC 汽油清洁化主要是 对其中硫化物等杂质的脱除,加氢脱硫过程由于 其操作简单、投资少、过程环保等特点而得到广泛 应用。由于 FCC 汽油中富含的大量烯烃对 FCC 汽油辛烷值的贡献最大,FCC 汽油加氢脱硫过程 在完成硫化物脱除的同时,也带来了烯烃加氢饱 和生成低辛烷值的饱和烃,从而造成加氢脱硫后 汽油产品辛烷值的损失,因此,如何在脱除硫化物 的同时,尽可能地减少 FCC 汽油中烯烃的加氢饱 和,降低加氢脱硫过程中辛烷值的损失成为 FCC 汽油加氢脱硫技术的关键。
OCT-M 系列 FCC 汽油选择性加氢脱硫技术简介
柳 伟,关明华,刘继华,赵乐平,段为宇
( 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,辽宁省抚顺市 113001)
摘要: FCC 汽油中硫化物杂质的选择性脱除是汽油产品质量升级的关键。介绍近年来中国石油化工股份有限 公司抚顺石油化工研究院( FRIPP) 针对国家汽油产品质量升级开发的 FCC 汽油选择性加氢脱硫 OCT-M 系列技术。 OCT-M 系列技术总体的工艺流程是首先对全馏分 FCC 汽油进行轻、重组分切割,然后分别对轻组分和重组分采用 无碱脱臭和选择性加氢脱硫的加工方式处理。此外,在催化剂制备技术的进步及对选择性加氢脱硫反应工艺过程 的深刻理解的基础上,重汽油选择性加氢脱硫部分先后开发了 FGH-20 / FGH-11,FGH-21 / FGH-31 和 ME-1 选择性加 氢脱硫催化剂及配套工艺技术,有效地提高了 FCC 汽油加氢脱硫的选择性,降低了该过程汽油产品的辛烷值损失, 可根据炼油厂的不同需求生产满足国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ标准的清洁汽油产品,其中最新的 OCT-ME 技术在湛江东兴石 化的工业应用结果表明,处理硫质量分数 444 ~ 476 μg / g、烯烃体积分数 30. 2% ~ 30. 5% 的 MIP 汽油时,精制汽油 产品硫质量分数 8. 9 ~ 9. 5 μg / g,RON 损失仅为 1. 6 ~ 1. 9 个单位,表现出了优异的反应性能。
在选择 性 加 氢 脱 硫 催 化 剂 开 发 的 基 础 上, FRIPP 还对 FCC 汽油选择性加氢脱硫反应工艺 参数进 行 了 详 细 的 考 察。 徐 大 海 等[5] 通 过 试 验 发现,FCC 重组分选择性加氢脱硫装置的反应氢 分压对加氢脱硫 / 烯烃饱和选择性的影响较大,过 高的氢分压不利于选择性加氢脱硫,辛烷值损失 较大; 过低的氢分压下脱硫反应又难以进行。此 外,加氢脱硫反应深度对于选择性加氢脱硫过程 辛烷值损失影响较大,随着加氢脱硫反应的加深, 芳烃饱和及烯烃饱和随之增加,导致辛烷值损失 大幅增加,这一情况尤其以加氢汽油硫质量分数 小于 10 μg / g 时表现最为明显。研究表明 FCC 汽 油馏分中硫化物主要包括硫醇、硫醚、噻吩、烷基 噻吩、苯并噻吩和烷基苯并噻吩几大类,其中烷基 取代噻吩由 于 空 间 位 阻 作 用 最 难 反 应[6]。 浅 度 脱硫时,无需脱除烷基取代噻吩硫化物即可满足 要求。生产国Ⅴ汽油,控制加氢重汽油硫质量分 数小于 10 μg / g 时,需要脱除烷基取代噻吩硫化 物,因此,反应需要在较高的温度下进行,从而加 剧了一些低温下不易反应的长链烯烃、芳烃的大
为此,中国石油化工股份有限公司抚顺石油 化工研究院( FRIPP) 在 总 结 多 年 加 氢 精 制 催 化 剂及加氢工艺技术经验的基 础 上,结 合 FCC 汽 油的硫含 量 及 烯 烃 含 量 分 布 及 反 应 特 点,先 后 开发出了 OCT-M,OCT-MD 及 OCT-ME 系列 FCC 汽油选择 性 加 氢 脱 硫 工 艺 技 术 及 催 化 剂,并 在 国内炼油 厂 进 行 广 泛 的 工 业 应 用,取 得 了 良 好 的效果。
加氢催化剂由载体和活性金属组成,其中载 体通常为氧化铝,而活性金属可以是 Pd,Pt 等贵 金属或 W,Mo,Ni,Co 等非贵金属。研究发现[3], 贵金属催化剂的加氢饱和活性明显高于非贵金属 催化剂,而在非贵金属催化剂中以 Mo-Co 为活性 金属组合的加氢催化剂加氢饱和能力最弱、加氢 脱硫能力最强,最适合选择性加氢脱硫过程。为 此,FRIPP 确定了低含量 Mo-Co 作为活性金属的 催化剂开发方案,并先后成功地开发出了 FGH20 / FGH-11 和 FGH-21 / FGH-31 两代选择性加氢 脱硫催化剂。近期,通过载体的改性优化及活性 金属含量的变化,FRIPP 在原有的基础上又开发 出了最新一代的 ME-1 选择性加氢脱硫催化剂, 其活性和选择性较上一代催化剂有大幅度的改 善,在加工相同原料及控制相同脱硫率的情况下, 反应温度较上一代催化剂降低了 10 ℃ ,辛烷值损 失减少了 1. 3 ~ 1. 6 个单位[4]。 1. 2. 2 工 艺
收稿日期: 2014 - 07 - 31; 修改稿收到日期: 2014 - 09 - 24。 作者简介: 柳伟,工程师,从事馏分油加氢精制工艺技术开发 工作。联系电话: 0245 - 6389365,E-mail: lw. fshy @ sinopec. com。
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因此,应避免 C7 以下馏分加氢。不同生产企业 应根据自身原料特点选择合适的切割点,避免 C7 以下馏分进入加氢脱硫装置。 1. 2 催化剂及工艺技术开发 1. 2. 1 催化剂
用结果表明,用 OCT-M 技术处理国内不同性质的 FCC 汽油生产国Ⅲ标准汽油时,RON 损失不大于 1. 5 个单位,能够满足国Ⅲ标准清洁汽油的生产 需求。 2. 2 OCT-MD 技术
国Ⅳ、国Ⅴ标准清洁汽油对于汽油中的硫质 量分 数 要 求 更 严 格,分 别 为 小 于 50 和 小 于 10 μg / g。国内炼油厂 FCC 汽油轻馏分硫含量明显 高于这一指标,OCT-M 技术对轻汽油只进行无碱 脱臭处理。无碱脱臭只是将轻汽油中的硫醇硫转 化为二硫化物,无法降低轻汽油的总硫含量,加大 了重汽油选择性加氢脱硫部分的负担。试验结果 表明,相比国Ⅲ汽油生产,OCT-M 技术生产国Ⅳ 标准汽油时辛烷值损失增加 1 个单位以上,且不 能生产国Ⅴ标准清洁汽油。FRIPP 针对这一问题 开发了 OCT-MD 技术,OCT-MD 技术对 FCC 汽油 全馏分先进行无碱脱臭处理,然后再分馏出轻、重 汽油馏分,这样无碱脱臭过程全汽油中的硫醇被 转化 为 沸 点 更 高 的 二 硫 化 物,然 后,经 分 馏 进 入 FCC 汽油重馏分中[10],有效地降低了轻汽油的硫 含量,根据需要一般可将轻汽油馏分中的硫质量 分数降低至 50 μg / g 甚至 10 μg / g 以下,有效地 降低了轻汽油中的硫含量。此外,FRIPP 配套开 发的 FCC 重汽油选择性加氢脱 硫 催 化 剂 FGH21 / FGH-31 具有更好的加氢脱 硫 选 择 性。OCTMD 技术自 2005 年在中国石油化工股份有限公 司石家庄分公司应用以来,已在多家炼油厂应用, 取得了 较 好 的 效 果。工 业 应 用 结 果 表 明,采 用 OCT-MD 技术加工 FCC 汽油生产国 Ⅳ 标准汽油 时,辛烷值损失与 OCT-M 技术生产国Ⅲ标准汽油 的辛烷值损失相当或略微增加。 2. 3 OCT-ME 技术
OCT-MD 技术能够满足国Ⅳ标准清洁汽油生 产需要,但 是,应 用 过 程 中 也 暴 露 出 一 些 问 题: ( 1) 生产国Ⅴ标准清洁汽油时,重汽油馏分加氢 脱硫反应深度更深,现有的 FGH-21 / FGH-31 催化 剂体系下反应温度较高,辛烷值损失一般在 2. 0 个单位以上; ( 2) 原料运输、存储不当或 FCC 全馏 分汽油无碱脱臭过程操作不当引起钠离子及氧气 与汽油中的烯烃、二烯烃等物质形成结焦前驱物, 经分馏塔进入重汽油馏分,导致重汽油选择性加 氢脱硫装置 积 炭 加 快,缩 短 了 装 置 运 行 周 期[11]。 针对上述问题,FRIPP 成功地开发了 OCT-ME 技
2 OCT-M 系列技术选择及应用 2. 1 OCT-M 技术
OCT-M 技术是 FRIPP 为满足国Ⅲ标准清洁 汽油( 硫质量分数小于 150 μg / g) 生产需要开发 的第一代 FCC 汽油选择性加氢脱硫技术,OCT-M 技术工艺流程为: FCC 全馏分汽油首先经分馏塔 分离出轻、重馏分,重馏分汽油进入选择性加氢脱 硫反应器,在催化剂 FGH-20 / FGH-11 存在的条件 下反应,反应深度视重馏分汽油中的硫含量而定, 通常 加 氢 后 重 汽 油 硫 质 量 分 数 小 于 150 μg / g。 轻馏分汽油进入无碱脱臭装置将高腐蚀性的硫醇 硫转化为二硫化物以满足汽油产品对腐蚀性的要 求; 无碱脱臭后的轻汽油与加氢脱硫后的 FCC 重 汽油调合成国Ⅲ标准清洁汽油。OCT-M 技术具 有工艺简单,装置运行平稳的特点,自 2003 年在 中国石油化工股份有限公司广州分公司实现首次 工业应用后,还在多家炼油厂广泛应用。工业应
1 OCT-M 系列选择性加氢脱硫技术的开发思路 OCT-M 系列技术的核心在于实现 FCC 汽油
的选择性加氢脱硫,在加氢脱硫的同时,尽wk.baidu.com减少
烯烃饱和反应,降低辛烷值损失。 1. 1 国内 FCC 汽油原料分析
FRIPP 选取国内不同炼油厂典型的 FCC 汽 油原 料,对 其 中 的 硫、烯 烃 的 分 布 情 况 进 行 了 分 析,发现 FCC 汽油组成普遍具有高硫、高烯烃和 低芳烃的特点。并且,FCC 汽油原料中硫含量随 馏分变重呈递增的趋势,硫主要集中在重馏分尤 其是大于 90 ℃ 的馏分中; 烯烃含量随馏分变重呈 递减趋势,特别是大于 90 ℃ 的馏分中烯烃含量明 显较低[1]。此 外,之 前 的 研 究 已 经 发 现[2],FCC 汽油中不同烃类辛烷值大小顺序为芳烃 > 烯烃 > 烷烃,由于在通常的汽油加氢脱硫反应条件下芳 烃的饱和率很低,因此,减少烯烃的加氢饱和反应 是降低 FCC 汽油加氢脱硫过程辛烷值损失的关 键。FRIPP 结合 FCC 汽油烯烃的分布特点,制定 了 FCC 汽油先分馏出轻、重馏分,轻馏分不进行 加氢处理,重馏分在专用催化剂存在的条件下进 行选择性加氢脱硫的加工方案。此外,试验还发 现,C4 ~ C7 正构烯烃加氢饱和生成低辛烷值组分 是造成 FCC 汽 油 加 氢 辛 烷 值 损 失 的 主 要 原 因。
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