生產超低硫柴油減少氫耗量的技術措施

由于環保標準升級和清潔柴油需求增加，印度許多煉廠改進工藝和催化劑來生產歐-V/歐-VI柴油。在加氫處理反應器中使柴油餾分中的硫化物通過加氫脫硫（HDS）反應生成硫化氫被脫除，同時發生加氫脫芳烴（HAD）反應，芳環被氫氣飽和，使柴油產品的十六烷值得到提高。煉廠加氫處理裝置中成本最高的是氫氣，因此減少加氫處理過程中的氫氣消耗即提高加氫處理裝置的盈利能力。

減少氫氣消耗的技術路線歐-Ⅴ柴油標準為含硫量＜10 μ g/g，十六烷值51。原料柴油中含有多種不同類型的硫化物，如噻吩、二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）等。為生產歐-Ⅴ/歐-Ⅵ柴油，必須脫除有位阻作用的4,6-DMDBT。脫除4,6-DMDBT通過加氫處理使一個芳環飽和，在脫硫前失去其位阻作用。為通過加氫途徑脫除4,6-DMDBT，需要用相對較高的氫分壓。在氫分壓高時其他芳香族化合物也被飽和，氫耗量增加，使加氫工藝操作成本提高。

為解決這個問題，印度信德斯坦石油公司開發了一種新工藝，即把柴油分餾為兩個沸程不同的餾分，分別在不同的工藝條件下進行加氫處理，優化工藝條件和氫耗。4,6-DMDBT的沸點是364℃左右，原料柴油被分餾為兩個不同餾分；沸點較高的餾分量少一些，但幾乎含有全部4,6-DMDBT，在相對較苛刻條件（例如高壓和高溫）下進行加氫處理；沸點較低的餾分量多一些，但含有相對容易脫除的硫化物（如噻吩和苯并噻吩），在不太苛刻的條件（例如低壓和低溫）下進行加氫處理。兩個餾分在兩個不同反應器中兩組不同的工藝條件下進行加氫處理以后，生成油混合即為符合標準的柴油產品。這種方案使低沸點餾分中的芳烴化合物避免在4,6-DMDBT加氫的苛刻工藝條件進行加氫。該工藝減少了工藝過程的總氫耗，與全部原料柴油在一臺反應器中較苛刻的工藝條件下加氫相比是低苛刻度操作。

實驗室試驗目前已經在實驗室小型裝置上進行了試驗。實驗室裝置有兩套，反應器設計溫度和壓力分別為550℃和25 MPa。每臺反應器裝25毫升催化劑。

原料柴油分餾原料柴油用實沸點蒸餾裝置進行分餾，得到F340-和F340+兩種不同原料油，其中F340+是原料柴油中干點約為340℃的那一部分，F340-是原料柴油中初餾點低于340℃的那一部分。F340-和F340+的性質如表1所示。F340-收率是71.5%（w），F340+收率是28.5%（w）。

F340-中含有較多的苯并噻吩硫化合物，而F340+中含有較多的二苯并噻吩硫化合物。因為二苯并噻吩（DBT）的沸點是322℃，4,6-二甲基二苯并噻（4,6-DMDBT）的沸點是364℃，都集中在原料柴油較重的部分，分餾以后集中在340+中，見表2。

表2 原料油中的硫化物 %（w）

加氫處理試驗和結果加氫處理試驗用的是Ni-Mo加氫處理催化劑。原料柴油是在加權平均床層溫度330℃、壓力8 MPa和氫油比575 m3/m3，重時空速1.0條件下進行加氫處理。產品性質見表3。由表3可見，硫含量從1.68%（w）降低到13 μg/g。十六烷值提高8個單位?？偡紵N含量由27.6%（w）降至5.83%（w），因此有21.77%（w）芳烴被飽和。計算的氫耗量是0.82 kg/100 kg原料油。

表3 原料柴油加氫處理的產品性質

F340-原料加氫處理試驗在不同壓力下（5 MPa、6 MPa和7 MPa）進行，氫油比是250 m3/m3，其他條件保持不變。在6 MPa和7 MPa壓力下試驗得到的產品含硫含量都小于10 μ g/g，因此優化壓力定在6 MPa，氫耗是0.37 kg/100 kg原料，見表4。

表4 F340-原料加氫處理的產品性質

F340+原料加氫處理試驗在不同溫度下（330℃、335℃和340℃）進行，在340℃運轉時得到的產品含硫量低到11 μ g/g，因此這是保證產品硫含量達標的最低溫度。十六烷值提高了10個單位，氫耗是1.26 kg /100 kg原料，表5。

表5 F340+原料加氫處理的產品性質

將F340+加氫處理（反應溫度340℃）的產品與F340-加氫處理的產品混合，得到的最終產品含硫11 μ g/g，十六烷值55.4。分餾柴油加氫處理的總氫耗是0.62 kg/100 kg，低于原料柴油加氫處理的總氫耗0.82 kg/100 kg。另外，約有71.5%（w）原料在6 MPa壓力下進行低苛刻度加氫處理，實際上減少了芳烴飽和反應。