Szorb催化汽油吸附脱硫装置简介

S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺技术简介

兰州石化职业技术学院曹海锋

S-Zorb 是由ConocoPhillips（COP）公司开发的，主要用于催化汽油的脱硫。S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺技术，能以较低的辛烷值损耗生产在10ppm以下的低硫汽油，一般加氢难以脱去的噻吩类硫，该工艺较易脱除。该技术从吸附剂的开发至今约10年。1998年COP开始研制S-Zorb吸附剂，同期开始研究S-Zorb工艺技术，1999年吸附剂实现工业化，并建成中试实验装置，2001年4月Borger炼油厂工业示范装置开工。2007年中国石化公司整体收购了S-Zorb工艺技术，对该专利技术具有完全拥有权。目前在全球采用该技术已经建成投产共14套装置，其中美国6套，中国石化8套。

S-Zorb技术基于吸附作用原理对汽油进行脱硫，通过吸附剂选择性地吸附汽油中硫醇、二硫化物、硫醚和噻吩类等含硫化合物的硫原子而达到脱硫的目的,然后对吸附剂再生,使其变为二氧化硫进入再生烟气中,烟气再去硫磺或碱洗。在S-Zorb 过程中有六步主要的化学反应：（1）硫的吸附（2）烯烃加氢（3）烯烃加氢异构化（4）吸附剂氧化（5）吸附剂还原（6）尾气中和。前三个反应在反应器中进行，第四个反应在再生器内进行，第五个反应在还原器内进行（1）硫的吸附

吸附剂有镍及氧化锌两种成分在脱硫过程中先后发挥作用，氧化锌与硫原子的结合能力大于镍。因此，镍将汽油中的硫原子“拽”出来后，硫原子即与氧化锌发生反应，生成硫化锌。自由的镍原子再从汽油中吸附出其它硫原子。反应器内发生的脱硫反应主要机理如下：

R-S + Ni + H 2 -------→ R-2H+ NiS + H2O

NiS + ZnO + H 2 -------→ Ni + H2O+ZnS

该反应需在气态氢存在的条件下进行。

（2）发生在再生器内的氧化反应

氧化反应可以脱除吸附剂上的硫，同时使吸附剂上的镍和锌转变成氧化物的形式。氧化反应也可以称为燃烧，这类似于FCC再生器内所发生的过程。吸附剂的氧化过程中共有以下六种反应，第一和第二种中涉及了硫和锌的氧化反应，第三、第四、第五种里涉及了碳和氢的氧化反应，第六种里涉及了镍的氧化反应。以下六种反应均为放热反应：

① ZnS(s)+1.5O2 → ZnO(s)+SO2

② 3 ZnS(s)+5.5 O2 → ZnO(SO4)2(s)+ SO2

③ C+O2 → CO2

④ C+0.5O2 → CO

⑤ H2+0.5 O2 → H2O

⑥ Ni(s)+0.5 O2 → NiO(s)

再生烟气中主要是SO2和CO2以及少量的水蒸气，另外还有少许CO 。

（3）吸附剂的还原反应

还原反应主要发生在还原反应器内，其目的是使氧化了的吸附剂回到还原状态以保持其活性，所谓“还原”就是使金属化合物中的金属回到单质状态，镍的还原反应如下：

NiO(s)+H2 →Ni(s)+ H2O

除了镍的还原反应外，还有锌的硫氧化物(再生器中第二步反应所产生的含锌化合物)在还原器内的转变，生成水、氧化锌和硫化锌

Zn3O(SO4)2+8H2→2ZnS(s)+ZnO(s)+8H2O

这些反应都是吸热反应，因此还原反应器内温升很小。S-Zorb工艺流程示意如下图。

S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺特点如下

➢反应器为流化床吸附脱硫反应，反应物料自反应器下部进入，采用循环氢或一次通过。

➢吸附剂连续再生，再生器为流化床氧化反应，再生空气一次通过。➢反应部分为高压临氢环境，再生部分为低压含氧环境，闭锁料斗步序控制实现氢氧环境的隔离和吸附剂的输送。

➢再生部分设置内取热系统，用于降低再生器和再生器接收器内部的温度。

➢再生器内通过旋风分离器+顶部精密过滤器实现气固分离；反应

器、闭锁料斗、吸附剂储罐等设备也设置了精密过滤器。

➢反应产物分离部分采用热高分流程。

S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺流程如下

Nitrogen

Supply

SO2

Treatment

System