Gardes加氫脫硫技術(shù)在百萬噸級FCC汽油裝置的工業(yè)應(yīng)用

摘要：文章介紹了Gardes加氫脫硫技術(shù)在中國石油大慶石化公司160萬t·年-1FCC汽油加氫裝置的工業(yè)應(yīng)用情況。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，該技術(shù)完全符合大慶石化公司現(xiàn)有原料條件下生產(chǎn)國六標(biāo)準(zhǔn)汽油的質(zhì)量要求，產(chǎn)品硫含量為3.4～5.7 mg·kg-1，滿足了硫含量的要求。與此同時(shí)，辛烷值損失僅為1.6%，在確保硫含量達(dá)標(biāo)的同時(shí)，最小化了辛烷值損失。

關(guān)鍵詞：FCC汽油；Gardes技術(shù)；硫含量；辛烷值

中圖分類號：TE624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004-0935（2025）02-0307-04

為進(jìn)一步減少汽車排放尾氣中的有害物質(zhì)，我國國六標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車用燃料油硫含量不能超過10 mg·kg-1。目前國內(nèi)成品汽油主要來源于催化裂化（FCC）汽油。FCC汽油加氫是一種被廣泛應(yīng)用的成熟催化汽油脫硫技術(shù)[1-4]。然而，傳統(tǒng)的FCC汽油加氫工藝存在一個(gè)問題，就是在脫除有機(jī)硫的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致低支鏈度的烯烴被加氫飽和成低辛烷值的烷烴，這會(huì)使得加氫后的汽油辛烷值急劇下降，從而降低汽油產(chǎn)品的質(zhì)量[5-7]。如何在降低汽油硫含量的同時(shí)又能保證汽油的辛烷值損失不大已經(jīng)成為汽油加氫脫硫行業(yè)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

中國石油大慶石化分公司煉油廠對原有依托Gardes加氫脫硫技術(shù)的130萬噸/年FCC汽油加氫裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，處理量提升至160萬t·年-1。汽油產(chǎn)品中硫含量降至3.4～5.7 mg·kg-1，辛烷值損失僅為1.6%。本研究從Gardes加氫脫硫技術(shù)原理出發(fā)，重點(diǎn)介紹了該技術(shù)的工藝流程及在大慶石化分公司煉油廠FCC汽油裝置的應(yīng)用情況。

1Gardes加氫脫硫技術(shù)原理

加氫脫硫技術(shù)，即在高溫、氫氣和催化劑的存在下，將油品中的有機(jī)硫化合物轉(zhuǎn)化為硫化氫和相應(yīng)的碳?xì)浠衔颷8-10]。Gardes加氫脫硫技術(shù)包括以下幾個(gè)步驟。

1）硫醇轉(zhuǎn)移：在催化劑的作用下，F(xiàn)CC汽油原料中的硫醇硫與雙烯烴反應(yīng)生成硫醚，硫醚進(jìn)入到重餾分中，從而減少了輕餾分中的硫含量。

2）切割和分離：硫醇轉(zhuǎn)移后的油品切割為輕餾分（LCN，沸點(diǎn)lt;68 ℃）和重餾分（HCN，沸點(diǎn)＞68 ℃）。其中，LCN中的硫含量較低，可直接用于汽油產(chǎn)品調(diào)和。重餾分中硫含量較高，需要進(jìn)一步處理。

3）選擇性加氫脫硫：在催化劑作用下，重餾分中的硫化物轉(zhuǎn)化為硫化氫和相應(yīng)的碳?xì)浠衔铩?/p>

4）辛烷值恢復(fù)：經(jīng)過加氫脫硫處理后的重餾分可能會(huì)降低其辛烷值（燃燒性能），而將烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高辛烷值的芳烴和異構(gòu)烷烴可實(shí)現(xiàn)辛烷值恢復(fù)。

最后將LCN和HCN進(jìn)行調(diào)和，得到符合標(biāo)準(zhǔn)的汽油產(chǎn)品。

2Gardes加氫脫硫技術(shù)工藝流程

裝置包括預(yù)加氫工段、加氫脫硫-辛烷值恢復(fù)工段和重汽油穩(wěn)定工段3個(gè)部分。

2.1預(yù)加氫工段

如圖1所示，預(yù)加氫工段由混氫原料油/加氫反應(yīng)產(chǎn)物換熱器、混氫原料油/預(yù)反應(yīng)產(chǎn)物換熱器、原料油進(jìn)料預(yù)熱器、預(yù)處理罐、預(yù)加氫反應(yīng)器、分餾塔等設(shè)備構(gòu)成。在高溫、氫氣和GDS-20催化劑作用下將輕硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓蚧铮N變?yōu)閱蜗N。反應(yīng)產(chǎn)物降溫后進(jìn)入分餾塔，分餾塔頂出輕汽油，冷卻至40 ℃后出裝置。塔底重汽油送至加氫脫硫工段。

2.2加氫脫硫-辛烷值恢復(fù)工段

如圖2所示，加氫脫硫-辛烷值恢復(fù)工段由第一加氫脫硫進(jìn)料/反應(yīng)產(chǎn)物換熱器、混氫原料油/加氫反應(yīng)產(chǎn)物換熱器、加氫脫硫反應(yīng)器、加氫脫硫反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐、辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器、加氫反應(yīng)產(chǎn)物空冷器、加氫反應(yīng)產(chǎn)物分離罐及循環(huán)氫脫硫塔等設(shè)備構(gòu)成。加氫脫硫反應(yīng)器采用GDS-30催化劑，分為兩段床層，段間注入冷氫移熱。辛烷值恢復(fù)器也分為兩段，采用GDS-40催化劑，段間注入冷氫移熱。反應(yīng)后，氣體冷卻后進(jìn)入循環(huán)氫脫硫塔，與貧胺液接觸脫除H2S，脫硫后氣體進(jìn)入分液罐除去其中夾帶的胺液，升壓后循環(huán)使用，分離罐底液體經(jīng)換熱后進(jìn)入穩(wěn)定塔。

2.3重汽油穩(wěn)定工段

如圖3所示，重汽油穩(wěn)定工段由穩(wěn)定塔進(jìn)料/穩(wěn)定塔底油換熱器、穩(wěn)定塔、穩(wěn)定塔頂空冷器、穩(wěn)定塔頂回流罐、穩(wěn)定塔頂氣體冷卻器、穩(wěn)定塔頂回流泵、穩(wěn)定塔底重沸器、重汽油產(chǎn)品泵等設(shè)備構(gòu)成。穩(wěn)定塔頂物流冷卻至50 ℃后進(jìn)入塔頂回流罐，罐頂酸性氣體經(jīng)冷卻后送至干氣脫硫裝置，罐底油送至穩(wěn)定塔頂部作回流。穩(wěn)定塔底物流一部分經(jīng)穩(wěn)定塔底重沸器加熱后返回穩(wěn)定塔；另一部分經(jīng)重汽油產(chǎn)品泵和穩(wěn)定塔進(jìn)料/穩(wěn)定塔底油換熱器換熱后與LCN混合，換熱至40 ℃后作為汽油產(chǎn)品出裝置。

3裝置應(yīng)用效果

3.1原料規(guī)格

裝置在2023年9月6—8日采用的FCC汽油原料的主要原料油參數(shù)見表2。其中，F(xiàn)CC汽油原料中烯烴體積分率為27.7%～28.8%，二烯烴質(zhì)量分率為0.73%～0.91%，硫含量為211.4～263.8 mg·kg-1，研究法辛烷值為90.5。裝置加工的原料屬于中高硫及中等烯烴含量的催化裂化汽油。

3.2產(chǎn)品規(guī)格

本裝置中間產(chǎn)品有預(yù)加氫產(chǎn)品、分餾塔輕重汽油、加氫脫硫重汽油、辛烷值恢復(fù)重汽油等。

如表3所示，經(jīng)過預(yù)加氫工段后，輕質(zhì)硫轉(zhuǎn)化為重質(zhì)硫，硫含量沒有明顯變化。部分二烯烴含量轉(zhuǎn)化為單烯烴，因此二烯烴含量下降，由原料中的0.73%～0.91%降至0.45%～0.60%。

預(yù)加氫產(chǎn)品進(jìn)入分餾塔，分餾塔出輕汽油產(chǎn)品和重汽油產(chǎn)品分析結(jié)果如表4和表5所示。經(jīng)過預(yù)加氫工段輕硫化物轉(zhuǎn)化為重硫化物，因此與原料相比，塔頂出輕汽油的硫含量大大降低，硫含量為10.6～12.4 mg·kg-1。而原料中的絕大部分硫化物存在于分餾塔底重汽油中，其硫含量為374.9～419.1 mg·kg-1。

如表6所示，分餾塔底高硫含量的重汽油經(jīng)加氫脫硫反應(yīng)器，硫含量降至71.7 mg·kg-1，此時(shí)烯烴含量降至15.1%。如表7所示，經(jīng)過辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器后，烷烴含量提高至59.9%，從而保證在降烯烴含量的同時(shí)，辛烷值不致?lián)p失過大。如表8所示，穩(wěn)定塔塔底油硫含量降至5.0 mg·kg-1。塔底油經(jīng)泵升壓后與穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱，再經(jīng)空冷，水冷后與輕汽油混合。如表9所示，最終產(chǎn)品混合汽油硫含量為5.7 mg·kg-1，滿足國六汽油硫含量標(biāo)準(zhǔn)。

3.3產(chǎn)品收率

在本次標(biāo)定期間，產(chǎn)品的C5+液收率達(dá)到99.6%，滿足了協(xié)議指標(biāo)要求。

3.4設(shè)備運(yùn)行情況

裝置標(biāo)定期間，預(yù)加氫反應(yīng)器、加氫脫硫反應(yīng)器和辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器入口溫度分別為116.3、236.1、324.2 ℃，均處在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)（90～210、190～300和270～410 ℃）。反應(yīng)器壓力為2.2～2.6 MPa。加熱爐熱效率達(dá)到90%以上。分餾塔頂氣體冷卻器、循環(huán)氫冷卻器、穩(wěn)定塔進(jìn)料/穩(wěn)定塔底油換熱器、穩(wěn)定塔頂氣體冷卻器和汽油產(chǎn)品后冷卻器等的傳熱系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，換熱效果較好。

3.5裝置能耗

本次標(biāo)定期間，裝置實(shí)際處理量186.56 t·h-1，裝置能耗為13.27 kg oil·t-1（原料），低于設(shè)計(jì)能耗15.59 kg oil·t-1（原料）。由表10可知，瓦斯單耗低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。擴(kuò)能改造后裝置處理量提升30 t·h-1，而瓦斯消耗量沒有明顯增加，所以瓦斯單耗下降。3.5 MPa蒸汽單耗低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。擴(kuò)能改造后裝置處理量提升約30 t·h-1，而3.5 MPa蒸汽消耗量沒有明顯增加，所以3.5 MPa蒸汽單耗下降。循環(huán)水單耗高于設(shè)計(jì)指標(biāo)。設(shè)計(jì)水冷器循環(huán)水量較少，而實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)水量較大，原因是為防止冷卻器腐蝕，循環(huán)水流速需控制在0.9 m·s-1以上。

3.6 安全環(huán)保

裝置生產(chǎn)過程中，含硫污水密閉送至酸性水汽提裝置；含油污水經(jīng)過裝置隔油池后，排入污水處理場。裝置污水含油最高為22.5 mg·L-1，滿足煉油廠排放標(biāo)準(zhǔn)。裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要包括加熱爐煙氣和放空氣體。加熱爐煙氣充分回收能量后由高點(diǎn)排放，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足環(huán)保指標(biāo)。裝置各部分設(shè)置的安全閥及放空系統(tǒng)包括緊急放空排放的含烴氣體均排入密閉的火炬系統(tǒng)。

4結(jié)束語

Gardes加氫脫硫技術(shù)表現(xiàn)出超深度脫硫和高效恢復(fù)辛烷值的鮮明特點(diǎn)。通過裝置標(biāo)定可知，裝置運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)正常，混合汽油產(chǎn)品的硫含量及辛烷值損失滿足了Gardes系列催化劑技術(shù)協(xié)議要求，裝置能耗低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。在裝置滿負(fù)荷工況下，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，能夠滿足生產(chǎn)需要。

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Industrial Application of Gardes Hydrodesulfurization Technology in Million Ton FCC Gasoline Plant

LOU Haisheng

（Daqing Petrochemical Engineering Co.， Ltd， Daqing Heilongjiang 163711， China）

Abstract： The industrial application of Gardes hydrodesulfurization technology in the 1.6 Mt·a-1 FCC gasoline hydrogenation unit of Daqing Petrochemical Company was introduced. Through the calibration data， it can be seen that the Gardes process can fully meet the quality requirements of producing National VI standard gasoline under the existing raw material conditions. The sulfur content of the product is 3.4–5.7 mg·kg-1， and while ensuring that the sulfur content meets the standard， the octane loss is relatively small， about 1.6%. The octane loss was minimized while ensuring sulfur content meets standards.

Key words： FCC gasoline; Gardes technology; Sulfur content; RON