催化裂化汽油加氢脱硫技术及工艺流程分析
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催化裂化汽油加氢脱硫技术及工艺流程分析摘要:经济与社会不断发展、进步,人们生活水平不断提升,我国机动车数量也在快速攀升,与此同时,由机动车尾气排放对环境造成的污染也越来越明显,因此对催化裂化汽油加氢脱硫技术进行研究极具现实意义。
基于此,文章对汽油燃烧排放的硫化物种类及其危害进行了阐述,分析了催化加氢脱硫(HDS)反应原理,并对催化裂化汽油加氢脱硫技术及其工艺流程进行可分析,以期能够为提升汽油脱硫处理质量提供有效参考。
关键词:催化裂化;汽油;加氢脱硫;应用低硫含量是当前世界车用汽油应用发展的主要趋势之一。
对于我国的车用汽油而言,其四分之三以上是催化裂化汽油,也称为FCC汽油。
然而,FCC汽油具备烯烃、硫含量较高,安定性不高的缺陷,对车用汽油指标造成不良影响,此类汽车用油的污染物排放标准难以达到国际先进标准,甚至与国内最新的机动车污染物排放指标相去甚远。
虽说汽油中硫化物含量值不是最高,但是其产生的危害却极大。
一方面,硫化物燃烧生成物主要是SOx的形式,也是引发酸雨的主要因素,而且SOx排放过大也会刺激NO,、CO这些有毒有害气体的生产与排放。
另一方面,硫化物还会使汽油燃烧时还会导致汽车尾气转化器催化剂失效,NO、SOx、CO等有害气体的排放量进一步增加,降低城市空气质量。
除此之外,硫化物也会对金属设备产生一定程度腐蚀危害,影响汽油泵等相关部件的使用寿命,提高了事故概率。
一、催化加氢脱硫(HDS)反应原理分析HDS反应原理,主要是利用在石油中加氢使得含硫化合物氢解形成相应的烃合物与H2S,进而脱去石油中的硫原子,其过程中C—S键的断裂与相应断裂物的饱和是最为基本的化学反应。
例如噻吩和苯并噻吩的HDS过程通常包含了加氢与裂解两途径。
通过加氢使噻吩环双键饱和接着开环脱硫形成烷烃,再通过裂解反应使开环脱硫形成丁二烯,丁二烯在氢环境中饱和。
噻吩经过加氢脱硫处理后主要产生丁二烯、丁烯,丁烷、C2、C3产物则少得多。
汽油加氢处理工艺流程是一种利用氢气对汽油进行加氢反应的工艺,以提高汽油的质量和性能。
汽油加氢处理主要是通过加氢裂化、加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱芳等工艺来提高汽油的辛烷值、减少硫、氮等杂质的含量,提高汽油的清洁度和燃烧效率。
汽油加氢处理工艺流程通常包括以下几个主要步骤:1. 精制汽油原料的准备:首先需要将原油经过初步的精制处理得到催化裂化汽油或者石化汽油。
这些原料汽油包含大量的不饱和烃、硫、氮和芳烃等杂质,需要通过加氢处理来改善其性能。
2. 加氢裂化:将精制汽油原料与氢气混合,并通过加热至一定温度、压力下进行加氢处理,使得其中的不饱和烃(烯烃、芳烃)和饱和烃发生加氢反应,生成高辛烷值、低芳烃含量的汽油。
加氢裂化是汽油加氢处理的核心步骤。
3. 加氢脱硫:经过加氢裂化处理后的汽油还含有一定量的硫化物,需要进行加氢脱硫处理。
加氢脱硫过程中,硫化物与氢气在催化剂的作用下发生反应,生成硫化氢并得到脱硫汽油。
4. 加氢脱氮:加氢处理后的汽油可能还含有一定量的氮杂质,影响汽油的清洁度和燃烧效率。
因此,需要进行加氢脱氮处理,将氮杂质也去除。
5. 加氢脱芳:芳烃是汽油中的一种重要成分,但过多的芳烃含量会影响汽油的清洁度和辛烷值。
因此,需要通过加氢反应将部分芳烃转化成饱和烃或环烷烃,以提高汽油的品质。
6. 分离和提纯:经过加氢处理后的汽油通过冷却、分离等步骤,将其中产生的硫化氢、氨和其它杂质分离,最终得到高质量、清洁的汽油产品。
7. 催化剂再生:加氢处理中用到的催化剂随着时间的延长会受到积碳、中毒等影响,影响催化剂的活性和寿命。
因此,需要对催化剂进行再生处理,以恢复催化剂的活性和延长使用寿命。
总的来说,汽油加氢处理工艺流程是一种重要的汽油炼制技术,可以有效提高汽油的品质和性能,满足现代汽车对清洁高效燃料的需求。
在石油加工行业中有着广泛的应用和良好的市场前景。
1前言120×104t/a 催化汽油加氢脱硫装置为中国石油锦西石化公司汽油质量升级工程项目的一部分,2007年初通过初步设计,同年5月破土动工,2008年6月1日装置一次开车成功,生产出合格汽油产品。
该项目为中国石油首次引进法国Axens 公司的Prime-G +技术在国内催化汽油加氢脱硫装置中实施应用。
该技术方案主要以催化汽油为原料,生产满足京Ⅳ排放标准的汽油,完成了汽油质量升级的目标。
2008年锦西石化公司主要供奥运会期间北京地区用油,供油量在100×104t 左右,经济效益和社会效益显著。
2Prime-G +汽油加氢技术2.1国内汽油加氢脱硫技术国内汽油加氢技术主要有两家:石油化工科学研究院(RIPP)的RSDS 工艺和抚顺石油化工研究院(FRIPP)的OCT-M 工艺。
与国外技术相比,RSDS 和OCT-M 工艺技术虽然在反应压力、体积空速、氢油比、化学氢耗等方面基本相当,但工艺流程和汽油辛烷值损失存在一定的区别。
国内两家技术都是将催化裂化汽油馏分切割为轻、重两部分,对重馏分进行加氢脱硫。
两家技术的缺点是RON 损失大(理论上损失1.0~2.0个单位),同时需要碱液抽提脱硫醇或者无碱脱臭。
2.2Prime-G +汽油加氢技术Axens 公司的Prime-G +是在Prime-G 的基础上发展起来的采用固定床双催化剂的加氢脱硫技术。
该技术能够在保证脱硫的同时,尽量减少烯烃的饱和。
其工艺流程包括:全馏分选择性加氢(SHU)及分馏,重汽油选择性加氢脱硫(HDS)。
在全馏分加氢过程中,发生以下反应:二烯烃的加氢、反式烯烃异构为顺式烯烃、轻硫醇及轻硫化物与烯烃发生硫醚化反应转化成较重的硫化物。
在SHU 过程中,硫醇、轻硫化物和二烯烃含量降低,但总硫含量并不降低,仅把轻硫化物转化成重硫化物,无H 2S 生成,烯烃不被饱和,所以产品辛烷值不损失。
SHU 后,经分馏可以生产低硫和无硫醇的轻石脑油,硫醚化生成的重质硫化物在分馏的时候留在重质汽油中[1]。
工艺方法——石油催化裂化烟气脱硫技术工艺简介一、加氢预处理技术加氢预处理技术在实际应用期间可以有效的对石油原材料进行处理,减少原材料中的硫氧化物,只有这样才能去除其中的硫氧化物、重金属等。
加氢预处理技术不仅仅可以对原材料中的有害物质进行处理,同时还可以在一定程度上提升轻质产品的回收率与质量,改善催化裂化装置产品的质量,满足现代石油催化企业的发展需求,从而促进我国石油炼化企业快速发展。
二、使用硫转移助剂技术硫转移助剂技术在实际使用过程中可以有效的降低石油材料中的有SO2密度,只有这样才能保证硫转移工作可以顺利进行下去,从而减少有害物质的排放,保护自然生态环境。
比如说,该技术在实际使用过程中可以有效的降低烟气中的SO2,并在催化剂的质量中添加2%-4%的硫转移剂,从而提升硫转移效率,将转移数量控制在40%-60%。
另外,硫转移助剂技术在实际施工过程中的主要工作原理就是通过再生器进行烟气排放,并将烟气中的SO2氧化成SO3,形成对应的硫酸盐,等到硫酸盐形成一定反应之后通过F2S的形式进行排放,只有这样才能减少其中的有害物质,改变烟气成分,从而保护自然生态环境。
三、催化再生烟气脱硫技术一般来说,催化原料硫含量在0.5%-1.5%之间,这对自然生态环境的发展来说造成很大的影响。
要想从根本上解决这一问题就可以通过吸附法的形式硫含量吸附,并选择一些可再生能力较强的固定吸附剂进行吸附,只有这样才能降低其中的硫含量,从而减少有害物质的排放。
这种催化再生烟气脱硫技术在实际使用过程中的投资成本较低,运营费用较小,可以有效的清除烟气中的硫氮化物,满足炼油企业日常生产、发展时的需求。
四、EDV烟气脱硫技术EDV烟气脱硫技术主要由氧化镁制浆系统、烟气洗涤系统、废水处理系统组成,当烟气进入到对应的喷射系统中,烟气就会通急冷区降温的形式进行处理,等到温度恢复正常之后,烟气中有害物质就会自动去除。
最后,再通过洗涤系统进行烟气过滤,做好烟气与液滴的分离工作。
催化裂化工艺流程
催化裂化是一种重要的石化工艺,用于将重质石油馏分转化为高辛烷值的汽油和其他有用的化学品。
下面是催化裂化工艺流程的概述。
1. 预处理
在催化裂化反应之前,原油需要经过预处理,以去除其中的硫、氮和杂质等不利于反应的成分。
预处理过程包括脱盐、脱水、脱硫、脱氮和脱芳烃等步骤。
2. 反应器
催化裂化反应器是催化裂化工艺中的核心部件。
在反应器中,原油通过加热和压力增加的方式,经过催化剂床层进行裂化反应。
催化剂通常采用酸性固体催化剂,如硅铝酸盐、氧化铝等。
3. 分离器
反应器出口的混合物主要由裂化产物和未反应的原油组成。
分离器用于将这些组分分离出来。
分离器通常包括闪蒸器、冷凝器和分馏塔等。
其中,分馏塔用于将混合物分离成不同的馏分,如汽油、柴油、液化气等。
4. 产品处理
裂化产物需要进一步加工处理,以满足市场需求。
处理过程包括脱硫、脱氮、脱蜡、加氢、重整等步骤。
总的来说,催化裂化是一种复杂的工艺流程,需要各种设备和催化剂的协同作用,以实现高效、稳定和可控的反应。
浅析催化汽油加氢技术随着汽油产品质量升级要求的持续提高和汽油消费市场的不断扩大,汽油加氢技术的发展也有了长足的进步,新型催化剂的研发不断满足生产的需求,通过对汽油加氢装置所用技术、生产实际状况及装置能量的合理利用等的分析和了解,可以对未来汽油加氢装置的运行发展提出建设性的意见。
标签:汽油加氢技术;催化剂;能量利用玉门炼化总厂40万吨/年催化汽油加氢脱硫装置,采用了石油化工研究院研制的“DSO+M”技术,运用低压固定床化工工艺,以催化裂化汽油为原料,对催化汽油进行预加氢、加氢脱硫和加氢改质处理,以改善汽油产品质量,满足调和生产国Ⅴ汽油产品的要求。
本文通过对本装置所用技术和装置的运行状况的分析,为未来满足汽油产品更高标号的质量升级及装置运行发展提出合理的建议。
1 装置现状介绍1.1 装置特点中石油自主研发的DSO+M技术采用固定床加氢工艺,工艺流程为全馏分催化裂化汽油预加氢、轻重汽油馏分切割、重汽油加氢脱硫、重汽油加氢改质。
轻汽油产品作为醚化的原料,重汽油经过加氢脱硫和加氢后处理直接作为汽油的调和组分。
①催化裂化汽油预加氢部分:将二烯烃转变为单烯烃,将硫醇和轻的硫化物转化为重的硫醇和硫化物;②轻重汽油切割部分:将预加氢反应产物切割成轻重馏分,其中轻汽油中硫醇和总硫含量低,可直接作为汽油调和组分或作为醚化的原料,重汽油则作为加氢脱硫的原料;③重汽油加氢脱硫部分:通过选择性加氢脱硫,得到满足标准的清洁汽油调和组分,同时尽可能减少烯烃饱和及辛烷值损失。
加氢流程之后的重汽油与轻汽油混合可以出产品;④其中,在本次汽油产品质量升级改造中在重汽油加氢脱硫单元设置了一台辛烷值恢复的反应器,通过烯烃加氢芳构化、异构化,使脱硫后的汽油的辛烷值得到一定程度的提升。
(可以根据原料性质的不同调节反应温度以控制异构化和芳构化反应发生的比例,一般在350℃以下主要发生异构化反应,在350℃以上时主要发生芳构化反应)。
1.2 催化剂装填情况催化剂装填数据是基于DSO+M技术进行汽油产品国Ⅴ升级的催化劑装填情况,选择高选择性、高活性的催化剂,并且在装填上选择密相装填。
催化裂化汽油的选择性催化加氢脱硫技术孙爱国 汪道明中国石油化工股份有限公司安庆分公司(安徽省安庆市246001) 摘要:论述了催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术的现状和发展趋势,着重介绍了催化裂化汽油选择性加氢催化剂的制备、影响选择性的若干因素,以及选择性加氢脱硫工艺技术的进展。
对选择性加氢技术与临氢改质技术的差异、选择性加氢工艺与其它工艺的组合应用等问题也进行了讨论。
主题词:催化裂化 汽油料 加氢脱硫 述评 我国催化裂化(FCC)加工能力占二次加工能力比例较大,大部分炼油厂其它二次加工手段欠缺,使得我国汽油总合与国外有很大不同,一般FCC汽油组分占汽油总合的70%~80%,部分炼油厂甚至超过85%。
而国外汽油一般来自FCC 34%、催化重整33%、以及烷基化、异构化、醚化和叠合共约33%。
我国汽油中的硫和烯烃主要来自FCC汽油组分,因此与国外相比我国车用汽油具有高硫、高烯烃的特点。
通过调整FCC操作,应用降烯烃催化剂如G race公司的RFG催化剂和石油化工科学研究院(RIPP)的G OR催化剂、降烯烃助剂,降烯烃的FCC工艺如RIPP的MIP工艺等手段可以降低FCC汽油中的烯烃含量;通过降低重整操作的苛刻度、提高重整原料的切割点,切除苯的前身物———甲基环戊烷和环己烷,可以有效降低汽油的芳烃和苯含量。
但是目前尚没有办法仅通过应用新型催化剂或仅对工艺参数进行调整即可使FCC 汽油的硫含量大幅降低。
FCC汽油脱硫成为生产清洁汽油的关键问题。
1 降低FCC汽油硫含量的技术[1~2]目前正在研究或已得到工业应用的FCC汽油脱硫技术有多种。
如FCC原料加氢预处理;改进FCC催化剂;生物脱硫和吸附脱硫等。
2 FCC汽油加氢脱硫技术的比较临氢改质技术是在对FCC汽油深度加氢脱硫后,通过选择性裂化或异构化等手段使汽油辛烷值恢复。
如Exx onM obil公司有多篇专利通过应用ZS M25分子筛选择性裂化低辛烷值的直链烷烃,使FCC汽油因深度加氢、烯烃大量饱和造成的辛烷值损失得到恢复。
催化裂化汽油加氢脱硫技术及工艺流程分析
发表时间:2019-12-30T13:27:29.667Z 来源:《科学与技术》2019年 15期作者:陈飞宇[导读] 经济与社会不断发展、进步,人们生活水平不断提升,摘要:经济与社会不断发展、进步,人们生活水平不断提升,我国机动车数量也在快速攀升,与此同时,由机动车尾气排放对环境造成的污染也越来越明显,因此对催化裂化汽油加氢脱硫技术进行研究极具现实意义。
基于此,文章对汽油燃烧排放的硫化物种类及其危害进行了阐述,分析了催化加氢脱硫(HDS)反应原理,并对催化裂化汽油加氢脱硫技术及其工艺流程进行可分析,以期能够为提升汽油脱硫处
理质量提供有效参考。
关键词:催化裂化;汽油;加氢脱硫;应用低硫含量是当前世界车用汽油应用发展的主要趋势之一。
对于我国的车用汽油而言,其四分之三以上是催化裂化汽油,也称为FCC汽油。
然而,FCC汽油具备烯烃、硫含量较高,安定性不高的缺陷,对车用汽油指标造成不良影响,此类汽车用油的污染物排放标准难以达到国际先进标准,甚至与国内最新的机动车污染物排放指标相去甚远。
虽说汽油中硫化物含量值不是最高,但是其产生的危害却极大。
一方面,硫化物燃烧生成物主要是SOx的形式,也是引发酸雨的主要因素,而且SOx排放过大也会刺激NO,、CO这些有毒有害气体的生产与排放。
另一方面,硫化物还会使汽油燃烧时还会导致汽车尾气转化器催化剂失效,NO、SOx、CO等有害气体的排放量进一步增加,降低城市空气质量。
除此之外,硫化物也会对金属设备产生一定程度腐蚀危害,影响汽油泵等相关部件的使用寿命,提高了事故概率。
一、催化加氢脱硫(HDS)反应原理分析 HDS反应原理,主要是利用在石油中加氢使得含硫化合物氢解形成相应的烃合物与H2S,进而脱去石油中的硫原子,其过程中C—S键的断裂与相应断裂物的饱和是最为基本的化学反应。
例如噻吩和苯并噻吩的HDS过程通常包含了加氢与裂解两途径。
通过加氢使噻吩环双键饱和接着开环脱硫形成烷烃,再通过裂解反应使开环脱硫形成丁二烯,丁二烯在氢环境中饱和。
噻吩经过加氢脱硫处理后主要产生丁二烯、丁烯,丁烷、C2、C3产物则少得多。
硫化物主要以非杂环与杂环两种类型存在于原油中。
非杂环类硫化物以硫醇、硫醚等结构为主,具备较高的反应活性,加氢脱除较为容易。
而噻吩、甲基、苯基等杂环类硫化物具备与芳烃相似的稳定结构,所以去除较为困难。
二、催化裂化汽油加氢脱硫技术工艺流程分析催化裂化汽油加氢脱硫处理,要求其过程能够最大限度地完成脱硫工作,并将汽油辛烷值损失控制在最低范围。
此外,催化裂化汽油加氢脱硫处理流程还应满足一下要求:①装置要能够实现长周期运转,且单周期要和催化裂化装置检修周期相同;②装置选择应经济、适用,有效降低加氢脱硫成本;③基于确保反应质量的前提制定工艺流程;④使工艺流程和国I、国IV标准要求最大限度地保持一致;⑤采取有效技术方法提高工艺流程可行性与可衔接性;⑥确保技术在产品中的应用稳定与高质量,并具备一定灵活性。
将催化裂化汽油的烯烃集中在轻馏分中,汽油中的硫则集中在重馏分中。
结合烯烃与硫在催化裂化汽油中分布特点,有选择地展开预加氢反应,混氢原料油经过催化剂作用把二烯烃转化成单烯烃,如此便可避免在后续加氢脱硫反应器发生结焦问题。
其中一些轻含硫物与轻疏醇会在硫醚化反应中转化为重含硫化合物,同时还催生了烯烃异构化反应使得辛烷值得到了一定程度的增加。
催化裂化汽油分馏,应把预加氢催化裂化汽油划分出重汽油与轻汽油。
对于重汽油处理环节借助催化剂作用脱硫与烯烃饱和反应,同时实现了将重汽油以分馏比例调和。
三、常见的FCC汽油脱硫技术现阶段,在汽油脱硫处理方面应用较为成熟,较为广泛的脱硫技术无疑是催化加氢脱硫工艺,许多发达国家的FCC汽油处理采用了这一技术。
HDS技术主要分为了传统型与选择性型HDS技术。
前者应用虽然能够使汽油硫含量有效减少,然而在脱硫过程中国烯烃饱和率也会大幅提升,使得汽油辛烷值出现较大损失。
而后者应用的最大优势能够在满足汽油脱硫要求的同时烯烃饱和率不至于过高,辛烷值损失较少,因此具备较好的应用发展前景。
现阶段应用较为成熟选择性HDS技术主要下面几种工艺: (一)SCANFining技术这一技术应用始于美国,使用的RT-225催化剂。
核心工艺在于把全馏分催化轻汽油分为低硫高烯烃、硫和烯烃含量中等、高硫低烯烃3个组分的催化重汽油,进而针对性的选择合适脱硫技术生成调和油,达到92%~95%的汽油脱硫率,并且将抗爆指数损失控制在可2个单位以下。
(二)ISAL技术这一技术由美国UOP公司与委内瑞拉石油研究及技术中心联合开发,运用了常规固定床工艺,与最新型的沸石催化剂,可解决现阶段炼化企业面临的大部分共性难题,不但有效减少了汽油硫与烯烃含量,而且确保辛烷值不会减小。
这一技术主要是通过调整催化剂大小、表面积、孔容孔径、酸度等对反应烃链长度进行有效控制,避免了辛烷值出现损失。
ISAL技术可应用与含硫在30μg/g清洁汽油生产,并且操作周期大于2年。
(三)Prime-G和Prime-G+技术该技术由法国石油研究院最先开发,关键点在于对FCC汽油选择性加氢脱硫处理时采用双催化剂工艺,脱硫率较高,甚至实现汽油硫含量小于10μg/g,并且工艺应用条件相对缓和,烯烃饱和率也比较小,不会出现芳烃饱和及裂化反应现象,有着98%以上的脱硫率,耗氢较少且辛烷值损失低。
(四)OCTGAIN技术该技术由Mobil公司开发,具备较高的FCC汽油脱硫处理效率,并且产物辛烷值的可控性较高。
在脱硫方面采用了固定床催化工艺,脱硫率大于95%,然而会发生5%~10%的汽油损失率。
(五)CDTECH技术这一脱硫工艺应用了两个催化蒸馏塔,采用两段式反应。
第一阶段是在催化蒸馏加氢脱己烷塔中的反应,在催化剂作用下,轻汽油馏分中二烯烃与硫醇发生反应,得到高沸点产物进入重馏分,从塔顶形成的C5、C6馏分中硫醇含量控制在1μg/g以下,并对剩余的二烯烃进行选择加氢。
第二阶段应用CDHDS技术,将催化汽油中C7以上组分的硫去掉,总脱硫率达高于95%,辛烷值损失可控制在1.0以下。
(六)RIDOS技术
该技术由中石化石油化工科学研究院开发,先把FCC汽油原料在70~100℃之间按照轻、重两部分进行切割,轻汽油馏分经过碱洗处理后将硫醇、氮脱除,重汽油馏分、氢气则与加氢精制催化剂混合接触,实现脱硫、脱氮,以及与烯烃饱和反应效果,得到的产物和辛烷值恢复催化剂反应分流得到轻烃与汽油馏分,氢气可重复利用。
最后把脱硫重馏分与加氢精制轻馏分混合,进而获得调和产品。
四、结束语
综述可知,研究与分析催化裂化汽油加氢脱硫技术的应用,可以有效提升催化裂化汽油脱硫率,有效控制烯烃饱和,减少降低辛烷值损失,在提升汽油利用效率的同时改善城市生活环境,带来较大的经济与社会效益。
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