原油脫硫技術(shù)發(fā)展及其重要技術(shù)研究

【摘 要】經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)汽油原油進(jìn)行研究，研究者們發(fā)現(xiàn)原油中的含硫化合物種類高達(dá)數(shù)百種之多，有200多種化合物的結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了確定，在各種不同的石油的餾分中，含硫化合物的雜質(zhì)均不同程度的存在，在汽油餾分中硫含量有所下降，約占原油中含量的0.8%以下。本文主要論述了脫硫技術(shù)的主要方法及其對(duì)比分析。

【關(guān)鍵詞】脫硫；生物；萃取

20世紀(jì)后半葉石油的應(yīng)用趨于多元化，進(jìn)入了綜合利用時(shí)期[1]。石油的應(yīng)用趨于綜合化，現(xiàn)代生活中是車輛主要的動(dòng)力來(lái)源，隨著轎車的普及，每年消耗的石油越來(lái)越多，石油作為一種不可再生資源，儲(chǔ)量在不斷減少，高質(zhì)量的汽油也越來(lái)越少，這就需要不斷的提高汽油的煉制工藝。人們的環(huán)保意識(shí)正在不斷的提高，保護(hù)生活環(huán)境的意識(shí)早已深入人心，汽車尾氣是大氣的主要污染源，治理汽車尾氣受到了人們的廣泛關(guān)注。因此生產(chǎn)清潔化汽油成為了目前重要的研究課題之一，特別是低成本、低污染脫除汽油中的含硫化合物的研究勢(shì)在必行[1]。

根據(jù)制備方法的不同，可以將汽油分成：焦化汽油、熱裂化汽油、催化裂化（FCC）汽油、直餾汽油、加氫裂化汽油、重整汽油、裂解汽油及烷基化汽油等。發(fā)達(dá)國(guó)家FCC汽油的使用比例較低，僅有30%左右，而我國(guó)相對(duì)比較落后，使用比例高達(dá)80%。據(jù)報(bào)道顯示，90%以上的成品油含有較大量的硫，而這些硫主要來(lái)自于汽油的催化裂化，因此我過(guò)的汽油脫硫技術(shù)面臨著殘酷的挑戰(zhàn)。山紅紅等人對(duì)FCC汽油進(jìn)行了分析，采用儀器為FPD檢測(cè)器的色譜分析，油品來(lái)自于勝利石油化工總廠，分析的內(nèi)容涉及汽油中硫的分布以及含硫化合物的種類，對(duì)于高于100℃的FCC汽油餾分，主要含硫化合物的百分含量如表1所示；結(jié)果表明，F(xiàn)CC汽油中含硫化合物主要包括C4-噻吩、噻吩、C2-噻吩、C3-噻吩、甲基噻吩以及少量的硫醇、硫醚，且有接近90%的硫?yàn)猷绶灶惡蚧衔?，因此，若要降低汽油中的硫含量，?yīng)從降低FCC汽油中的硫含量入手，且應(yīng)該將重點(diǎn)放在脫除噻吩類含硫化合物上。

1.汽油吸附脫硫技術(shù)研究進(jìn)展

通過(guò)上述對(duì)比可知，吸附法脫硫具有諸多優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他非加氫脫硫技術(shù)，反應(yīng)過(guò)程中條件溫和、效率高，成本低，最重要的是烯烴不會(huì)被飽和，因此燃料油中的辛烷值不降低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)引起了研究者的關(guān)注，是近期最有希望實(shí)現(xiàn)超低硫目標(biāo)的脫硫技術(shù)，下面對(duì)該技術(shù)及其研究進(jìn)展進(jìn)行較詳細(xì)的闡述[2]。

2.汽油吸附脫硫技術(shù)工藝進(jìn)展

近年來(lái)，汽油吸附脫硫技術(shù)得到了研究者們的格外的重視，并且取得了飛速的發(fā)展，一些知名的石油企業(yè)如Phillips、ExxonMobil、UOP等以及一些注明的的研究院所和大學(xué)都取得了突破性進(jìn)展，其中包括：IRVAD工藝、S-Zorb工藝、PSU-SARS工藝等，國(guó)內(nèi)在這方面起步較晚，發(fā)展較慢但是洛陽(yáng)石化公司的LADS工藝也具有良好的收益[3]。

3.現(xiàn)有汽油脫硫技術(shù)比較

3.1加氫脫硫技術(shù)

經(jīng)研究者們研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的各種脫硫?qū)嶒?yàn)方法，無(wú)論是加氫脫硫法還是選擇性加氫脫硫技術(shù)，都具有一些共同點(diǎn)，這些反應(yīng)均需要在高溫高壓下進(jìn)行，消耗大量的氫氣，最后得到的汽油其辛烷值也會(huì)減小到很低。相比之下雖然現(xiàn)則性加氫脫硫技術(shù)相比于傳統(tǒng)加氫脫硫技術(shù)有所改進(jìn)，進(jìn)行了催化劑和工藝流程上的改良，但是仍然難以推廣開(kāi)來(lái)，這是由于雖然其減少了氫氣的消耗量，辛烷值的損耗量也大大降低，但是高成本的設(shè)備投資和巨額的操作費(fèi)用限制了其應(yīng)用其擴(kuò)展。

3.2非加氫脫硫技術(shù)

氧化脫硫技術(shù)是得加氫脫硫技術(shù)中較為具有代表性的技術(shù)之一，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，加氫脫硫法難以脫除汽油中的噻吩類硫化物，但是對(duì)于氧化脫硫技術(shù)，這是一個(gè)很好解決的難題；此外，氧化脫硫技術(shù)工藝流程十分簡(jiǎn)單，對(duì)反應(yīng)環(huán)境要求很低，反應(yīng)條件溫和，不需要巨額投資，最重要的是對(duì)汽油的辛烷值影響很小，意外的發(fā)現(xiàn)，其對(duì)于脫除含氮物質(zhì)也有較好的效用。這也并不意味著它就毫無(wú)缺陷，其仍然存在較明顯的缺陷：氧化脫硫技術(shù)的工藝流程極長(zhǎng)，最后生成的氧化物和油產(chǎn)品難以分離，因此也導(dǎo)致油產(chǎn)品的回收效率很低，這也導(dǎo)致了在這個(gè)脫硫過(guò)程中油產(chǎn)品容易受到再次的污染，此外，該技術(shù)的成本很高，主要來(lái)自于過(guò)長(zhǎng)的工藝流程和較高的氧化劑價(jià)格。

3.3烷基化脫硫技術(shù)

烷基化脫硫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，在非加氫脫硫技術(shù)中算是一種效果比較好的脫硫技術(shù)，但是仍存在著較嚴(yán)重的缺陷。經(jīng)過(guò)烷基化脫硫的汽油往往帶有顏色，且汽油殘品與脫硫劑、催化劑等難以分離，更加嚴(yán)重的是該方法對(duì)設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，產(chǎn)生的廢液還容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此該方法不宜沿用。

3.4萃取脫硫和離子液體脫硫

這兩種脫硫技術(shù)所需要的操作條件比較好控制，只需要在低溫、低壓的條件下進(jìn)行，因此該設(shè)備、環(huán)境的成本及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很低。在進(jìn)行脫硫的過(guò)程中并不會(huì)讓烯烴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而飽和，汽油的辛烷值也會(huì)得以保持，這主要是由于在整個(gè)過(guò)程中并不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此汽油的化學(xué)組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)并不會(huì)發(fā)生變化。但是這并不意味著該技術(shù)毫無(wú)缺憾，萃取的過(guò)程中需采用專門(mén)的萃取劑，離子液體價(jià)格較高，如果大量使用，會(huì)使脫硫過(guò)程的成本大大提高，因此也很難推廣。因?yàn)槠椭叙s分的含量比較復(fù)雜，因此需要多級(jí)萃取操作，這就會(huì)使得油產(chǎn)品的回收率有所降低，如果減少萃取的級(jí)數(shù)，又會(huì)使得脫硫的效率不夠。

3.5生物脫硫技術(shù)

生物脫硫不失為一種較好的脫硫方式，具有許多優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生的生物污染較少、選擇性高、反應(yīng)條件很溫和、設(shè)備簡(jiǎn)單且成本低、消耗能量低、回收效率高。生物脫硫技術(shù)只需要找到合適的菌種將硫分解，這也就意味著其必然存在一些缺陷，一種生物細(xì)菌并不可能能夠分解汽油中的所有需要脫除的部分，而且整個(gè)分解周期也會(huì)比較成，這個(gè)過(guò)程也很難控制其進(jìn)程，需要在很苛刻的條件下生物細(xì)菌才會(huì)得到增殖并發(fā)揮作用，最后也難以從中分離出來(lái)。

3.6吸附脫硫技術(shù)

吸附脫硫技術(shù)是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N脫硫技術(shù)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景主要由于其克服了以上技術(shù)的很多缺陷，具有裝置簡(jiǎn)單、低成本、污染小、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，并且在脫硫過(guò)程中并不會(huì)對(duì)汽油的辛烷值產(chǎn)生影響，更值得高興的是吸附劑很容易能夠脫除噻吩及其衍生物，總之，在脫硫的過(guò)程中吸附脫硫技術(shù)能夠脫除很多其他技術(shù)難以脫除的含硫物質(zhì)，因而成為了現(xiàn)在脫硫技術(shù)中科學(xué)工作者爭(zhēng)相研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]于維釗，《炭基材料的汽油吸附脫硫研究》，[博士論文]，《中國(guó)石油大學(xué)（華東）》，2008.

[2]蔣宗軒，《吸附和氧化～萃取（吸附）用于柴油超深度脫硫研究》，[博士論文]，《中國(guó)科學(xué)研究院》，2003.

[3]彭國(guó)峰，《FCC汽油靜態(tài)吸附脫硫的研究》，《精細(xì)石油化工進(jìn)展》，2008，9（12），37～40.

作者簡(jiǎn)介：

王路瑤（1994.04），女，陜西寶雞人，漢族，本科在讀，就讀于西北民族大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。