國外車用清潔汽油研究生產現狀及技術發展趨勢

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狀及技術發展趨勢

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代化汽油生產的發展趨勢。針對國外清潔汽油的發展動態，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是我國煉油工業的發展方向。

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，一方面可改進發動機的設計，如改進燃燒室結構、進氣系統和供油系統，采用曲軸箱強制通風系統（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狀及發展趨勢

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]。該技術采用循環提升管裝置,高基質活性超穩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工業化應用。

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聯合開發的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,吸附劑可再生循環使用。

2.4 堿性抽提脫硫

美國Merichem公司發明的FIBERFILMTM接觸器系統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理想調控。

4 催化重整技術

UOP公司推出的連續再生鉑重整CCR工藝的特點是,催化劑提升氣用量小,催化劑無閥門循環,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,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保要求，縮小與發達國家的差距。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工作,使我國的煉油工業滿足車用燃料向環境友好、更清潔的方向發展的要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.039