煉油化工企業(yè)催化汽油加氫工藝技術(shù)分析

楊光偉，牛永華，陳太生

（山東東明石化集團(tuán)有限公司，山東 菏澤 274500）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國(guó)開(kāi)始普遍關(guān)注環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，節(jié)能減排已經(jīng)成為各國(guó)衡量國(guó)家發(fā)展水平的指標(biāo)之一。近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)的人均占有量不斷提高，汽車(chē)在行駛的過(guò)程中會(huì)排放出大量的汽車(chē)尾氣，不但對(duì)人體有很大的危害，而且會(huì)影響到生態(tài)環(huán)境。但是由于日常生活中出行的需求必須得到滿足，所以無(wú)法大幅度地限制汽車(chē)出行，如果想要解決汽車(chē)尾氣的污染問(wèn)題，就只能從降低汽車(chē)尾氣污染程度方面入手，現(xiàn)在看來(lái)，催化汽油質(zhì)量的提升就能有效地緩解這一問(wèn)題。煉油化工企業(yè)可以通過(guò)控制汽油中的化學(xué)成分含量及其比例，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽油的清潔和凈化，進(jìn)而減少汽車(chē)尾氣中污染氣體的含量，降低汽車(chē)尾氣對(duì)人體健康和環(huán)境保護(hù)的傷害。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，勢(shì)必要求煉油化工廠進(jìn)行技術(shù)革新，提高加氫汽油產(chǎn)品質(zhì)量和清潔程度，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)并行發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 我國(guó)煉油化工企業(yè)催化汽油生產(chǎn)現(xiàn)狀

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，為了減少汽車(chē)尾氣中有害氣體的排放，我國(guó)的石油煉化企業(yè)作出了很大的努力。在經(jīng)過(guò)多年的不懈努力和技術(shù)革新后，我國(guó)煉油化工企業(yè)在提高催化汽油質(zhì)量方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，大幅度提高了汽油產(chǎn)品的質(zhì)量及其清潔程度，但是由于汽油本身的特性，汽車(chē)尾氣的排放仍會(huì)對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境造成較大的污染。這就要求企業(yè)應(yīng)該對(duì)原油進(jìn)行升級(jí)，不斷提升我國(guó)催化裂化汽油的工藝水平。通過(guò)加氫工藝提高我國(guó)汽油的清潔程度和品質(zhì)，這種工藝不但適用性較強(qiáng)，而且操作起來(lái)十分簡(jiǎn)單，可以降低汽油中很多元素的含量，并對(duì)汽油進(jìn)行充分的預(yù)處理，所以加氫工藝通過(guò)自身的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在我國(guó)煉油化工企業(yè)催化汽油工藝中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

2 催化汽油加氫工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

眾所周知，加氫工藝技術(shù)可以生產(chǎn)出清潔汽油，我國(guó)目前工藝的使用中最常用的是DSO 技術(shù)，也就是催化汽油加氫工藝技術(shù)，這不僅是我國(guó)目前應(yīng)用最為成熟的加氫工藝，而且這項(xiàng)工藝技術(shù)本身具有很大的優(yōu)勢(shì)。首先，本技術(shù)可以在常溫狀態(tài)下進(jìn)行脫砷，砷是一種有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，尤其是在溫度升高的狀態(tài)下，容易出現(xiàn)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生較大的危害，但是DSO技術(shù)就可以在常溫狀態(tài)下完成相關(guān)操作，不會(huì)造成砷的危害擴(kuò)散。其次，DSO 技術(shù)可以有效分離輕汽油和重汽油，減少輕汽油中的辛烷值損失。再次，使用本技術(shù)可以延長(zhǎng)催化劑的使用周期，進(jìn)而增加汽油中的烯烴異構(gòu)化成分。最后，采用加氫工藝，可以脫除重汽油中的大部分硫化物，降低烯烴飽和度，提升成品汽油的辛烷值[2]。

3 催化汽油加氫工藝技術(shù)的工藝流程

為了能夠盡可能地降低汽車(chē)尾氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染，我國(guó)眾多煉油化工企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用催化汽油加氫工藝，作為一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)的工藝和技術(shù)，催化汽油加氫工藝技術(shù)的工藝內(nèi)容是十分嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)的，而且擁有完整的工藝流程（見(jiàn)圖1）。

圖1 催化汽油加氫工藝

3.1 對(duì)汽油原料進(jìn)行預(yù)處理

在進(jìn)行對(duì)汽油的催化裂化時(shí)，首先要利用特定裝置和系統(tǒng)進(jìn)行加工和處理，然后才能進(jìn)行加氫工藝的應(yīng)用，通過(guò)加氫工藝降低汽油中硫、氮以及金屬成分的含量，增加氫和碳的成分比重，從而改變汽油催化裂化過(guò)程的性能以及最終效果。值得注意的是，必須以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，科學(xué)合理地測(cè)量計(jì)算不同溫度下汽油脫硫的實(shí)際情況，并分析感應(yīng)器溫度高低對(duì)加氫工藝化學(xué)反應(yīng)的影響，進(jìn)而避免出現(xiàn)劇烈的加氫裂化反應(yīng)，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

3.2 選擇性加氫以達(dá)到脫硫目的

與直接對(duì)催化汽油進(jìn)行脫硫處理的操作方式相比，通過(guò)加氫工藝的應(yīng)用達(dá)到脫硫的目的，可以有效提高汽油的清潔化程度，保證在烯烴含量不斷減少的過(guò)程中，辛烷值不會(huì)受到影響，而且具有較高的脫硫效率。在選擇性加氫的過(guò)程中，必須保證操作條件正常，并選擇合適的設(shè)備進(jìn)行脫硫，進(jìn)而保障成品汽油的品質(zhì)和質(zhì)量。而且在對(duì)重汽油進(jìn)行脫硫工作時(shí)，也可以有效控制烯烴組成[3]。這個(gè)工藝過(guò)程主要反應(yīng)是汽油中的硫醇、二硫化合物等化學(xué)物質(zhì)，在加氫得的條件下發(fā)生氫解反應(yīng)，具體表現(xiàn)為式（1）～式（3）：

3.3 加氫脫硫來(lái)達(dá)到恢復(fù)辛烷值的作用

辛烷值是汽油的一項(xiàng)重要指標(biāo)，取決于汽油中各種碳?xì)浠衔锏谋壤M成，正常情況下，汽油辛烷值越高，其抗震防爆性就越強(qiáng)，質(zhì)量也就越好。所以為了恢復(fù)穩(wěn)定辛烷值，就需要對(duì)汽油進(jìn)行加氫脫硫處理，通過(guò)脫硫來(lái)降低烯烴的含量，進(jìn)而生成辛烷值。而且為了將辛烷值恢復(fù)到目標(biāo)程度，還需要對(duì)床層溫度進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)榫捅? 數(shù)據(jù)來(lái)看，床層溫度越高，脫硫率也就越高，辛烷值的損失也就越大，所以為了減少辛烷值的損失，應(yīng)該對(duì)床層溫度進(jìn)行控制，進(jìn)而控制加氫脫硫工藝的反應(yīng)。

表1 不同床層溫度與辛烷值損失的關(guān)系

4 催化汽油加氫工藝技術(shù)的優(yōu)化建議

4.1 優(yōu)化催化汽油加氫工藝技術(shù)的催化溫度

應(yīng)用加氫工藝時(shí)，應(yīng)該時(shí)刻注意其催化溫度，因?yàn)樵诓煌瑴囟认?，汽油的脫硫效果、氫氣消耗程度等多方面因素都?huì)發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)最終成品汽油的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在催化溫度高于260 ℃時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)觀察和測(cè)量，避免辛烷值下降，在催化溫度介于245 ℃～265 ℃之間時(shí)，則要高度關(guān)注加氫裂化反應(yīng)的狀態(tài)，避免出現(xiàn)安全事故[4]。

4.2 合理控制催化汽油加氫工藝技術(shù)氫油比

加氫工藝的氫油比與生產(chǎn)安全密切相關(guān)，因?yàn)闅溆捅扰c氫分壓之間的關(guān)系呈正相關(guān)，而氫分壓會(huì)導(dǎo)致裝置的壓力過(guò)大，進(jìn)而產(chǎn)生安全事故，所以為了降低氫分壓勢(shì)必要降低氫油比，可采用的方法主要有加大氫的濃度比例或者循環(huán)量等[5]。

4.3 通過(guò)技術(shù)優(yōu)化盡可能減少能耗

催化汽油的加氫技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中需要消耗大量的能量，但是從表2 來(lái)看，在工作過(guò)程中實(shí)際消耗的能量與設(shè)計(jì)的能量消耗有所出入，這就說(shuō)明這項(xiàng)工藝在應(yīng)用過(guò)程中是可以實(shí)現(xiàn)有效降低能耗的。那本技術(shù)應(yīng)用在達(dá)到降低污染保護(hù)環(huán)境效益的同時(shí)，還能通過(guò)采取的優(yōu)化措施降低能耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能。首先，可以通過(guò)提高加熱爐和重沸爐的工作效率，有控制地保持爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在一個(gè)合適的數(shù)值來(lái)節(jié)約燃?xì)獾南模档唾Y源使用的負(fù)荷。另外，還可以通過(guò)變頻調(diào)速等新技術(shù)和方法，對(duì)工作過(guò)程中極為耗能的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，減少泵體的負(fù)荷，以達(dá)到節(jié)能的目的[6]。

表2 裝置能耗

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，催化汽油加氫工藝作為我國(guó)煉油化工企業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一項(xiàng)重要工藝，有著制造清潔型汽油的功能，不但可以滿足我國(guó)現(xiàn)有低碳生態(tài)發(fā)展理念下對(duì)汽車(chē)出行和尾氣排放的要求，而且能夠有效改善環(huán)境污染的問(wèn)題。催化汽油加氫工藝主要包括三個(gè)內(nèi)容，分別是對(duì)汽油原料進(jìn)行預(yù)處理、選擇性加氫以達(dá)到脫硫降烯烴目的以及加氫脫硫來(lái)達(dá)到恢復(fù)辛烷值的目的，如果能順利地完成以上三方面內(nèi)容，就可以極大地減少汽油在變成汽車(chē)尾氣過(guò)程中產(chǎn)生的污染。而且還要在煉油化工企業(yè)使用催化汽油加氫工藝的過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，通過(guò)優(yōu)化催化汽油加氫工藝技術(shù)的催化溫度、合理控制催化汽油加氫工藝技術(shù)氫油比、及時(shí)調(diào)節(jié)催化汽油加氫工藝技術(shù)的空速以及提高催化汽油加氫工藝的節(jié)能程度等方式達(dá)到技術(shù)革新、節(jié)能減排的目的，盡可能地減少汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的污染和破壞。