Hydro-GAP汽油加氫精制工藝技術(shù)應(yīng)用

白瑛華

(河南油田 南陽石蠟精細(xì)化工廠 工程設(shè)計(jì)管理部，河南 南陽 473132)

隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)、燃油工業(yè)的發(fā)展、人們對環(huán)境的要求，燃油標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)水平日益提高。降低成品車用汽油中的硫、烯烴、芳烴等含量，有效地減少汽車尾氣中有害氣體的排放量，保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，世界各國紛紛出臺新標(biāo)準(zhǔn)、新環(huán)境保護(hù)法，以提高車用汽油的環(huán)保及安全指標(biāo)。根據(jù)國家對成品油生產(chǎn)的部署和要求，2010年5月1日我國汽油質(zhì)量全部升級到國III標(biāo)準(zhǔn)；2014年汽油質(zhì)量全部升級到國IV標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)汽油升級的質(zhì)量趨勢，為了提高車用乙醇汽油的質(zhì)量水平，使之能夠滿足國家第三、四階段的排放法規(guī)的要求，我國對《車用乙醇汽油組份油》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。下表列出了國內(nèi)外幾種93號汽油標(biāo)準(zhǔn)中對硫、烯烴、芳烴、苯和氧含量的要求。

表1 國內(nèi)外幾種汽油規(guī)格的主要指標(biāo)Themain index in table 1 several gasoline specifications

南陽精蠟廠生產(chǎn)的汽油為車用乙醇汽油組分油，它是由催化汽油和輕烴芳構(gòu)化裝置生產(chǎn)的改質(zhì)汽油調(diào)和而成的，兩種組分按85∶15的比例調(diào)和后，調(diào)和組分油的硫含量在208×10-6左右，烯烴含量在40（V）%左右，達(dá)不到國Ⅲ乙醇汽油調(diào)和組分油標(biāo)準(zhǔn)要求。乙醇汽油調(diào)和組分中的硫主要來自催化汽油，本文針對南陽精蠟廠催化汽油高烯烴、低硫含量性質(zhì)的狀況，通過對汽油質(zhì)量升級工藝技術(shù)進(jìn)行研究，選擇Hydro-GAP非選擇性加氫工藝技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行論述。

1 催化汽油性質(zhì)

南陽精蠟廠催化裂化汽油性質(zhì)見表2。

表2 催化裂化汽油性質(zhì)Tab.2 Catalytic cracking gasoline properties

由表2可以看出，南陽精蠟廠催化汽油烯烴含量在36%～40%左右，硫含量在190×10-6和260×10-6之間波動，辛烷值在90～92之間。

2 汽油加氫精制技術(shù)方案選擇

近年來國內(nèi)外相繼開發(fā)的多種催化汽油加氫脫硫新技術(shù)，主要可分為選擇性加氫脫硫技術(shù)和非選擇性加氫脫硫技術(shù)兩類。催化裂化汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)適用于只有脫硫要求的催化裂化汽油脫硫，無法大幅度降低汽油中烯烴含量。如IFP的Prime-G&Prime-G+、Exxon Mobil的 SCANfining、中國石油化工科學(xué)研究院的RSDS-I&RSDS-II和撫順石油化工研究院的OCT-M&OCT-MD等技術(shù)；選擇性加氫脫硫通過控制烯烴的飽和以減少汽油辛烷值的損失，如UOP的Isal，Exxon Mobil的OCTGAIN，石油化工科學(xué)研究院的RIDOS等。采用加氫的方法脫硫最大的副作用是在此過程中烯烴大量加氫飽和，汽油辛烷值降低。中國高烯烴含量催化裂化汽油中的烯烴如果全部加氫飽和，研究法損失可達(dá)25個(gè)單位。通過調(diào)查研究，我們重點(diǎn)確定了RIDOS、RSDS、OCT-M、OTA、Hydro-GAP工藝技術(shù)進(jìn)行對比。

表3 工藝技術(shù)對比表Tab.3 Technology

針對精蠟廠催化汽油烯烴含量高、硫含量不高的特點(diǎn)，工藝技術(shù)確定采用催化汽油加氫脫硫及芳構(gòu)化Hydro-GAP工藝技術(shù)。Hydro-GAP催化劑充分考慮了催化劑的異構(gòu)化、芳構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移和選擇性裂化反應(yīng)功能，通過提高烯烴和烷烴的支鏈度、將部分烯烴轉(zhuǎn)化為高辛烷值的芳烴、或?qū)⑿镣橹禈O低的正構(gòu)烴類選擇性裂化等措施，達(dá)到保留加氫催化汽油辛烷值的目的，使用Hydro-GAP技術(shù)能夠很好地解決南陽精蠟廠汽油質(zhì)量升級問題。

3 Hydro-GAP工藝技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工藝流程簡述

圖1 Hydro-GAP加氫精制流程示意圖Fig.1 Hydro-GAP hydrofining process

整個(gè)流程分為預(yù)分餾、反應(yīng)、汽提3部分。來自催化裂化裝置的全餾分汽油FCC進(jìn)入預(yù)分餾塔，塔頂氣相冷凝后進(jìn)入預(yù)分餾塔頂回流罐。回流罐的輕汽油一部分作為預(yù)分餾塔頂回流，另一部分出裝置。塔底重汽油進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)器，預(yù)反產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)進(jìn)料加熱爐加熱至反應(yīng)溫度進(jìn)入Hydro-GAP反應(yīng)器進(jìn)行加氫芳構(gòu)化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后進(jìn)入中壓分離器，進(jìn)行氣、油、水3相分離。低分油進(jìn)入汽提塔，塔頂油氣進(jìn)入汽提塔頂回流罐中，進(jìn)行氣、油、水3相分離。汽提塔底汽油與輕汽油混合出裝置。

3.2 反應(yīng)部分操作條件

表4 反應(yīng)部分操作條件Tab.4 reactor operating conditions

表4為反應(yīng)部分操作條件：其中反應(yīng)壓力2.0MPa，預(yù)加氫反應(yīng)器和加氫芳構(gòu)化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度分別為160℃、370℃，體積空速分別為3.0/0.5h-1，循環(huán)油量 2.7t·h-1。

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量

全餾分催化汽油（FCCN）進(jìn)入裝置經(jīng)過預(yù)分餾部分將催化汽油切割為輕、重兩個(gè)餾分，催化輕汽油（LCN）的切割點(diǎn)收率在26%左右。重餾分（HCN）在裝置內(nèi)進(jìn)行選擇性加氫，LCN和HCN混合后經(jīng)過脫硫醇處理，最后作為汽油產(chǎn)品出裝置。Hydro-GAP汽油性質(zhì)見表5。

表5 加氫重汽油的性質(zhì)Tab.5 hydrogenated gasoline

從表5可以看出，經(jīng)加氫芳構(gòu)化處理后的重汽油硫含量由加氫前的404×10-6降低到小于10×10-6，說明加氫對硫的脫除效果明顯，同時(shí)烯烴含量也降低到1%以下，辛烷值損失了4.5～7.1個(gè)單位。

表6 輕汽油和加氫重汽油混合后的性質(zhì)Tab.6 lightgasoline and hydrogenated gasolinemixture

從表6可以看出催化汽油經(jīng)過加氫裝置后辛烷值由90.8～91.3降低到90.4～90.5，損失了0.4～0.8個(gè)單位；硫含量由221～241×10-6降低到100×10-6以下；誘導(dǎo)期由810～866min降低到214～267min。為了使出廠汽油的誘導(dǎo)期能達(dá)到國III的乙醇汽油組分油的標(biāo)準(zhǔn)（不小于540min），目前南陽精蠟廠在汽油出裝置進(jìn)罐區(qū)前加入了70×10-6的汽油抗氧劑，使出廠汽油的誘導(dǎo)期大于540min，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)論

南陽精蠟廠采用Hydro-GAP加氫精制方法實(shí)施國III乙醇汽油產(chǎn)品的質(zhì)量升級后，出廠90#、93#汽油的硫含量為65.5×10-6、80×10-6，烯烴分別為15.9%、27.7%，芳烴分別為18.6、16.2%，苯含量分別為0.44%、0.57%，錳含量分別為 7.5、11.3mg·L-1，均低于國III標(biāo)準(zhǔn)乙醇汽油組分油標(biāo)準(zhǔn)要求，提高反應(yīng)溫度甚至可達(dá)國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。