国外车用清洁汽油研究生产现状及技术发展趋势

杨永青

克拉玛依华澳石油化工进出口有限公司，新疆克拉玛依 834000

国外车用清洁汽油研究生产现状及技术发展趋势

杨永青

克拉玛依华澳石油化工进出口有限公司，新疆克拉玛依 834000

随着人们环保意识的日益增强 ,对车用清洁汽油的质量提出了更高的要求 ,低硫,低烯烃,低芳烃和高辛烷值车用清洁汽油的生产成为现代化汽油生产的发展趋势。针对国外清洁汽油的发展动态，本文全面介绍了降低硫,烯烃,芳烃和提高辛烷值的清洁汽油生产技术，本文主要介绍了国外清洁汽油生产技术进展情况,指出清洁汽油的生产与技术开发是我国炼油工业的发展方向。

清洁燃料；清洁汽油；技术进展

在全球石油资源日益枯竭、石油储藏量急剧下降的背景下，中国对燃油的消费需求却在以惊人的速度增长。根据国家发改委能源所的预测，到2005年，我国原油需求量将达2.48亿吨，然而，这期间国内原油产量年平均增长率只能达到0.7%左右。到2005年，全国原油产量约为1.65亿吨，届时原油供需缺口约为8300万吨，如果全部依靠进口，中国原油市场对外依赖程度将高达34%。与此同时，由于大量石油产品被利用，造成了很大的环境污染。有关资料显示，按目前全世界汽车保有量约为6.6亿辆、新车年产量以5190万辆计算，每年汽车排向大气中的有害物质高达7亿多吨。就目前情况来看，全国汽车保有量平均以每年12.07%的速度增长，机动车排放污染已经成为我国污染物的主要来源之一。为了减少汽油车有害物质的排放，一方面可改进发动机的设计，如改进燃烧室结构、进气系统和供油系统，采用曲轴箱强制通风系统（PCV）等，这样可减少有害排放物质70%以上。如果再采用汽车尾气净化装置（催化转化器），可使有害排放物质进一步减少20%。另一方面，燃料组分和一些性质也直接影响有害物质的排放。本文将具体论述国外车用清洁汽油的研究生产现状及发展趋势

1 改进FCC技术

目前,国外提高流化催化裂化(FCC)汽油辛烷值的方法主要有:使用专用催化剂和助剂,提高FCC操作苛刻度,降低FCC汽油的干点,采用FCC分路喷射进料技术(S FI技术)。

2 降低FCC汽油硫含量技术

2.1 催化裂化脱硫

美国GraceDavison公司研究出直接减少FCC汽油硫含量的新催化G SR技术[1]。该技术采用循环提升管装置,高基质活性超稳Y(USY/MATAIX)催化剂。第1代脱硫助剂产品GSR 1可使汽油中硫含量降低15%～25%,其主要组分是A l 2O3负载的Levis酸中心(首选为ZNO或锌的铝酸盐)。第2代脱硫助剂产品G SR 2是在GSR 1基础上添加了含有锐钛矿型结构的TiO2而制得,主要组分为TiO2/Al 2O3,可使汽油的硫含量降低20%～30%。

最近Grace公司通过对USY分子筛改性,引入较高比例的Leuis酸成分制得第3代汽油脱硫GFS催化剂,能够有选择地裂化汽油中的含硫化合物,可使汽油中的硫含量降低40%。该技术在欧洲已实现工业化应用。

2.2 催化加氢脱硫

2.2.1 Mobil公司的Octgain技术

美国Mobil公司1991年成功开发的Octgain技术是一种在低压下操作的固定床加氢脱硫处理工艺,其特点是使用专利催化剂,可降低FCC汽油中的硫含量和烯烃含量,而辛烷值不降低,生产成本远小于催化裂化进料的加氢处理或FCC汽油的加氢脱硫过程(辛烷值损失大)。该技术已经历了3代技术改进,第3代技术不仅能脱硫,还可控制产品辛烷值或C 5收率,工艺过程分2段在2个反应器中进行,第1段是将FCC汽油进行加氢精制(HDF),脱除其中的硫,中间产品汽油辛烷值因加氢脱硫而降低;第2段用1种含类似ZSM 5分子筛类的催化剂在第2反应器中对第1段中间产品油进行辛烷值恢复(Octgain过程)。

2.2.2 IFP的FCC汽油加氢脱硫工艺

法国石油研究院(IFP)对裂化汽油和石脑油脱硫提出了非常有效的脱硫工艺(Prime G+技术)。其主要特点是:中等操作条件、较高的空速、双催化剂体系,避免了引起压力降增高的聚合反应,使烯烃饱和,辛烷值损失小,脱硫率大于98%。

2.3 吸附脱硫

由Black＆VeatchPrit chardInc与AlcoaIn du strialChemicals联合开发的IRVAD技术,采用多级吸附方式,用氧化铝基选择性固体吸附剂处理液体烃类;在吸附过程中,吸附剂在移动床中与液体烃类逆流接触;用过的吸附剂与再生热气流逆向接触再生后循环使用。

IRVAD技术可用来处理包括FCC汽油在内的多种液体烃类,能够有效地脱除其中所含的杂原子,特别是硫、氮、氧的化合物,脱硫率达到90%以上。该技术在低压下操作,不消耗氢气及不饱和烯烃,并排除了有害废弃物的处理问题,使投资及操作费用大大降低。

Phillips石油公司的S-Zo rb脱硫技术采用其独有的专利吸附剂,能够吸附含硫分子,并将硫原子除去。该技术可以在一个单独的反应器中对全馏程FCC汽油进行脱硫处理,具有非常高的脱硫选择性,辛烷值和C+5损失很小,吸附剂可再生循环使用。

2.4 碱性抽提脱硫

美国Merichem公司发明的FIBERFILMTM接触器系统对碱性抽提非常有效。在接触器中填充大量的金属纤维，由于毛吸作用和表面张力，碱性水相被束缚在金属纤维上，当汽油流过接触器时，烃类与碱性水相之间的牵引力驱动水沿着纤维丝向前流动，最后从分离器底部流出，进入水相收集器，抽提作用的水相不断更新，汽油中的含硫化合物(主要为硫醇)被抽提除去，而对烯烃无影响。

2.5 膜分离脱硫技术

美国Grace Davision公司开发的S-Brane膜分离脱硫技术是采用膜分离法将FCC汽油中的硫化物浓缩成小部分。该技术采用模块设计，容易扩大生产，操作温度低，无再结合反应，适用于催化轻汽油和PCC汽油的深度脱硫，在脱硫的同时可降低芳烃含量，汽油辛烷值无损失。

3 降低汽油烯烃含量技术

1996年,GraceDavison公司开发出一种FCC汽油降烯烃RFG催化剂,可以降低25%～40%的烯烃,同时还能保持辛烷值和轻烯烃(C3、C4)产率不会下降。这种RFG催化剂已在5套工业装置上使用。2001年,GraceDavison公司对RFG催化剂的组成作调整,进一步提高降低烯烃的能力,同时对产品分布实现理想调控。

4 催化重整技术

UOP公司推出的连续再生铂重整CCR工艺的特点是,催化剂提升气用量小,催化剂无阀门循环,反应器之间靠引力流动;使用新型Cyclemax再生器,操作简单;所用UOPR 130系列催化剂活性高,寿命长,可使重整生成油的辛烷值和汽油收率大大提高。

5 烷基化技术

Exxon公司的硫酸烷基化技术的主要特点是采用自冷冻式的冷却方法,分段反应器系统操作压力低。Phillips公司的氢氟酸烷基化工艺采用一台组合的反应沉降器,利用比重差的原理,使氢氟酸在进入反应管与高度分散的烃类接触之前,通过一台冷却器多次循环,烃相送至主分馏塔。世界上已有100多套氢氟酸烷基化装置采用该技术。 由于硫酸、氢氟酸容易造成设备腐蚀,目前人们转向研究固体酸烷基化技术。

6 结语

为了适应日益严格的环保要求，缩小与发达国家的差距。我国清洁燃料时代已经来临,虽然我国的汽油标准对有害物的控制提出了初步要求,但同发达国家相比,还有较大差距。我国汽油结构主要是催化裂化汽油、催化重整汽油等,烯烃含量高,芳烃含量低。急待解决的问题是汽油的烯烃含量、硫含量和辛烷值。根据我国汽油中芳烃含量不高的实际情况,除要大幅度降低催化汽油组分中硫、烯烃含量,减少催化汽油的产量外,还要增产杂质含量低、辛烷值高的催化重整产品;扩大烷基化原料和原料精制的技术应用,增产高辛烷值的烷基化油。同时,还要大力开展清洁汽油新生产技术的开发工作,使我国的炼油工业满足车用燃料向环境友好、更清洁的方向发展的要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.039