國外車用清潔汽油研究生產現(xiàn)狀及技術發(fā)展趨勢

楊永青

克拉瑪依華澳石油化工進出口有限公司，新疆克拉瑪依 834000

國外車用清潔汽油研究生產現(xiàn)狀及技術發(fā)展趨勢

楊永青

克拉瑪依華澳石油化工進出口有限公司，新疆克拉瑪依 834000

隨著人們環(huán)保意識的日益增強 ,對車用清潔汽油的質量提出了更高的要求 ,低硫,低烯烴,低芳烴和高辛烷值車用清潔汽油的生產成為現(xiàn)代化汽油生產的發(fā)展趨勢。針對國外清潔汽油的發(fā)展動態(tài)，本文全面介紹了降低硫,烯烴,芳烴和提高辛烷值的清潔汽油生產技術，本文主要介紹了國外清潔汽油生產技術進展情況,指出清潔汽油的生產與技術開發(fā)是我國煉油工業(yè)的發(fā)展方向。

清潔燃料；清潔汽油；技術進展

在全球石油資源日益枯竭、石油儲藏量急劇下降的背景下，中國對燃油的消費需求卻在以驚人的速度增長。根據國家發(fā)改委能源所的預測，到2005年，我國原油需求量將達2.48億噸，然而，這期間國內原油產量年平均增長率只能達到0.7%左右。到2005年，全國原油產量約為1.65億噸，屆時原油供需缺口約為8300萬噸，如果全部依靠進口，中國原油市場對外依賴程度將高達34%。與此同時，由于大量石油產品被利用，造成了很大的環(huán)境污染。有關資料顯示，按目前全世界汽車保有量約為6.6億輛、新車年產量以5190萬輛計算，每年汽車排向大氣中的有害物質高達7億多噸。就目前情況來看，全國汽車保有量平均以每年12.07%的速度增長，機動車排放污染已經成為我國污染物的主要來源之一。為了減少汽油車有害物質的排放，一方面可改進發(fā)動機的設計，如改進燃燒室結構、進氣系統(tǒng)和供油系統(tǒng)，采用曲軸箱強制通風系統(tǒng)（PCV）等，這樣可減少有害排放物質70%以上。如果再采用汽車尾氣凈化裝置（催化轉化器），可使有害排放物質進一步減少20%。另一方面，燃料組分和一些性質也直接影響有害物質的排放。本文將具體論述國外車用清潔汽油的研究生產現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1 改進FCC技術

目前,國外提高流化催化裂化(FCC)汽油辛烷值的方法主要有:使用專用催化劑和助劑,提高FCC操作苛刻度,降低FCC汽油的干點,采用FCC分路噴射進料技術(S FI技術)。

2 降低FCC汽油硫含量技術

2.1 催化裂化脫硫

美國GraceDavison公司研究出直接減少FCC汽油硫含量的新催化G SR技術[1]。該技術采用循環(huán)提升管裝置,高基質活性超穩(wěn)Y(USY/MATAIX)催化劑。第1代脫硫助劑產品GSR 1可使汽油中硫含量降低15%～25%,其主要組分是A l 2O3負載的Levis酸中心(首選為ZNO或鋅的鋁酸鹽)。第2代脫硫助劑產品G SR 2是在GSR 1基礎上添加了含有銳鈦礦型結構的TiO2而制得,主要組分為TiO2/Al 2O3,可使汽油的硫含量降低20%～30%。

最近Grace公司通過對USY分子篩改性,引入較高比例的Leuis酸成分制得第3代汽油脫硫GFS催化劑,能夠有選擇地裂化汽油中的含硫化合物,可使汽油中的硫含量降低40%。該技術在歐洲已實現(xiàn)工業(yè)化應用。

2.2 催化加氫脫硫

2.2.1 Mobil公司的Octgain技術

美國Mobil公司1991年成功開發(fā)的Octgain技術是一種在低壓下操作的固定床加氫脫硫處理工藝,其特點是使用專利催化劑,可降低FCC汽油中的硫含量和烯烴含量,而辛烷值不降低,生產成本遠小于催化裂化進料的加氫處理或FCC汽油的加氫脫硫過程(辛烷值損失大)。該技術已經歷了3代技術改進,第3代技術不僅能脫硫,還可控制產品辛烷值或C 5收率,工藝過程分2段在2個反應器中進行,第1段是將FCC汽油進行加氫精制(HDF),脫除其中的硫,中間產品汽油辛烷值因加氫脫硫而降低;第2段用1種含類似ZSM 5分子篩類的催化劑在第2反應器中對第1段中間產品油進行辛烷值恢復(Octgain過程)。

2.2.2 IFP的FCC汽油加氫脫硫工藝

法國石油研究院(IFP)對裂化汽油和石腦油脫硫提出了非常有效的脫硫工藝(Prime G+技術)。其主要特點是:中等操作條件、較高的空速、雙催化劑體系,避免了引起壓力降增高的聚合反應,使烯烴飽和,辛烷值損失小,脫硫率大于98%。

2.3 吸附脫硫

由Black＆VeatchPrit chardInc與AlcoaIn du strialChemicals聯(lián)合開發(fā)的IRVAD技術,采用多級吸附方式,用氧化鋁基選擇性固體吸附劑處理液體烴類;在吸附過程中,吸附劑在移動床中與液體烴類逆流接觸;用過的吸附劑與再生熱氣流逆向接觸再生后循環(huán)使用。

IRVAD技術可用來處理包括FCC汽油在內的多種液體烴類,能夠有效地脫除其中所含的雜原子,特別是硫、氮、氧的化合物,脫硫率達到90%以上。該技術在低壓下操作,不消耗氫氣及不飽和烯烴,并排除了有害廢棄物的處理問題,使投資及操作費用大大降低。

Phillips石油公司的S-Zo rb脫硫技術采用其獨有的專利吸附劑,能夠吸附含硫分子,并將硫原子除去。該技術可以在一個單獨的反應器中對全餾程FCC汽油進行脫硫處理,具有非常高的脫硫選擇性,辛烷值和C+5損失很小,吸附劑可再生循環(huán)使用。

2.4 堿性抽提脫硫

美國Merichem公司發(fā)明的FIBERFILMTM接觸器系統(tǒng)對堿性抽提非常有效。在接觸器中填充大量的金屬纖維，由于毛吸作用和表面張力，堿性水相被束縛在金屬纖維上，當汽油流過接觸器時，烴類與堿性水相之間的牽引力驅動水沿著纖維絲向前流動，最后從分離器底部流出，進入水相收集器，抽提作用的水相不斷更新，汽油中的含硫化合物(主要為硫醇)被抽提除去，而對烯烴無影響。

2.5 膜分離脫硫技術

美國Grace Davision公司開發(fā)的S-Brane膜分離脫硫技術是采用膜分離法將FCC汽油中的硫化物濃縮成小部分。該技術采用模塊設計，容易擴大生產，操作溫度低，無再結合反應，適用于催化輕汽油和PCC汽油的深度脫硫，在脫硫的同時可降低芳烴含量，汽油辛烷值無損失。

3 降低汽油烯烴含量技術

1996年,GraceDavison公司開發(fā)出一種FCC汽油降烯烴RFG催化劑,可以降低25%～40%的烯烴,同時還能保持辛烷值和輕烯烴(C3、C4)產率不會下降。這種RFG催化劑已在5套工業(yè)裝置上使用。2001年,GraceDavison公司對RFG催化劑的組成作調整,進一步提高降低烯烴的能力,同時對產品分布實現(xiàn)理想調控。

4 催化重整技術

UOP公司推出的連續(xù)再生鉑重整CCR工藝的特點是,催化劑提升氣用量小,催化劑無閥門循環(huán),反應器之間靠引力流動;使用新型Cyclemax再生器,操作簡單;所用UOPR 130系列催化劑活性高,壽命長,可使重整生成油的辛烷值和汽油收率大大提高。

5 烷基化技術

Exxon公司的硫酸烷基化技術的主要特點是采用自冷凍式的冷卻方法,分段反應器系統(tǒng)操作壓力低。Phillips公司的氫氟酸烷基化工藝采用一臺組合的反應沉降器,利用比重差的原理,使氫氟酸在進入反應管與高度分散的烴類接觸之前,通過一臺冷卻器多次循環(huán),烴相送至主分餾塔。世界上已有100多套氫氟酸烷基化裝置采用該技術。 由于硫酸、氫氟酸容易造成設備腐蝕,目前人們轉向研究固體酸烷基化技術。

6 結語

為了適應日益嚴格的環(huán)保要求，縮小與發(fā)達國家的差距。我國清潔燃料時代已經來臨,雖然我國的汽油標準對有害物的控制提出了初步要求,但同發(fā)達國家相比,還有較大差距。我國汽油結構主要是催化裂化汽油、催化重整汽油等,烯烴含量高,芳烴含量低。急待解決的問題是汽油的烯烴含量、硫含量和辛烷值。根據我國汽油中芳烴含量不高的實際情況,除要大幅度降低催化汽油組分中硫、烯烴含量,減少催化汽油的產量外,還要增產雜質含量低、辛烷值高的催化重整產品;擴大烷基化原料和原料精制的技術應用,增產高辛烷值的烷基化油。同時,還要大力開展清潔汽油新生產技術的開發(fā)工作,使我國的煉油工業(yè)滿足車用燃料向環(huán)境友好、更清潔的方向發(fā)展的要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.039