從專利角度看清潔汽油生產工藝研究現狀

袁 凡，吳永英

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東 廣州 510530）

1 清潔汽油研究背景

根據國務院常務會議的部署，2019 年1 月1日開始實施藍天保衛戰三年計劃，為進一步減少機動車尾氣污染物排放量以改善空氣質量，國內開始供應符合國VIA 標準的車用汽油；到2024年1 月1 日，將供應符合國VIB 標準的汽油。詳見表1 所示。

表1 國V、國VI 和歐盟現行標準汽油主要指標比較

由表1 看出，現階段我國VIA 標準車用汽油的主要技術指標已經達到了歐盟現階段車用汽油的質量標準，在部分指標上甚至優于歐盟現行標準。相比于國V 指標，國VI 指標的硫含量保持不變，最大變化在于將其中的烯烴含量從24%降低到18%，芳烴含量從40%降低到35%，苯含量從1%降低到0.8%。其中烯烴不穩定，在存儲和燃燒過程中容易產生膠質和沉淀，污染發動機噴嘴；芳烴也會增加燃燒室的積碳，容易生成嚴重致癌物苯，因而需要降低它們的含量。

眾所周知，辛烷值是汽油抗暴性的一項重要指標。辛烷值越高，抗暴性就越好，發動機就可以用更高的壓縮比。而汽油的辛烷值主要來源于組分中的異構烷烴、芳烴、烯烴和添加劑。而新標準對芳烴、烯烴的進一步限制，導致為維持辛烷值，最好的辦法就是增加汽油中的異構烷烴含量，烷基化油日漸成為清潔汽油的重要調和組分。為應對新標準的執行，科研院所和石化企業紛紛開始研究如何對現有國V 標準汽油生產設備進行改進或升級換代，本文主要從專利角度介紹清潔汽油的研究現狀。

2 清潔汽油研究進展

中國石油大學[1-2]開發了超低硫清潔汽油生產工藝，使全餾分汽油在臨氫條件下與低溫硫轉移催化劑接觸發生定向硫轉移反應，切割得到輕、重餾分汽油；使輕餾分汽油與有機酸混合并與酯化催化劑接觸，輕餾分汽油中的C5~C7 烯烴發生酯化反應，得到酯化后的輕餾分汽油；重餾分汽油與選擇性加氫脫硫催化劑和補充脫硫吸附劑接觸反應，得到超低硫的重餾分汽油；將處理后的輕、重餾分汽油混合得到超低硫清潔汽油。他們的工藝可調整烯烴降幅和脫硫深度；輕餾分汽油中C5~C7 烯烴的酯化使其辛烷值大幅提升，從而使輕、重餾分汽油混合后，汽油產品的辛烷值得以保持或提高。而中國石油大學王剛團隊則聯合北京低碳清潔能源研究所[3-4]提供了費托合成蠟生產清潔汽油的工藝，將費托合成蠟進行裂化反應得到裂化油氣，得到的油氣經過分餾得到富氣、輕汽油餾分、重汽油餾分、柴油餾分和回煉油；輕汽油餾分經過臨氫異構化得到異構化汽油餾分；富氣經過分離得到異丁烷和丁烯，并進行烷基化得到烷基化汽油餾分；將得到的重汽油餾分、異構化汽油餾分、烷基化汽油餾分進行調和從而得到所述清潔汽油。他們的方法利用催化裂化工藝的優勢將費托合成蠟裂化多產汽油餾分，使用烷基化裝置將催化裂化液化氣中的異丁烷和丁烯轉化為高辛烷值汽油餾分，最大量由費托合成蠟生產高辛烷值國六標準汽油。

福州大學[5]開發了FCC 汽油降烯烴工藝，具體是催化裂化汽油經預加氫、輕重組分切割、輕組分發生疊合反應，降低催化裂化汽油烯烴含量。該方案通過輕組分在疊合催化劑的作用下發生疊合反應，降低烯烴含量，用于生產符合國六標準的清潔汽油。

中石化旗下研究院則從不同角度研發了國VI標準汽油的生產工藝。其中石科院研發了通過兩級提升管催化裂化從劣質原料油制取清潔汽油的催化轉化方法；石科院還開發了生產清潔汽油的工藝，將精制后全餾分汽油進行切割分餾得到輕汽油餾分和重汽油餾分；將輕汽油餾分與醇接觸得到醚化生成物；將醚化生成物分餾為醇和以C5 為主的輕烴的塔頂共沸物和塔底醚化產物；并將部分塔頂共沸物進行水洗和烯烴骨架異構化處理得到異構化產物；將其余的塔頂共沸物與異構化產物接觸進行二級醚化反應、水洗得到二級醚化產物；收集重汽油餾分、塔底醚化產物和二級醚化產物得到清潔汽油；該工藝能在降低汽油中的烯烴含量的同時，降低能耗和醇的循環量。大連石科院也開發了異構化生產清潔汽油的工藝，劣質汽油經加氫吸附脫硫得到的脫硫產物進入異構化反應器，與異構化催化劑接觸進行異構化反應，得到清潔汽油產品，該方法可由劣質汽油生產出低硫、低烯烴的清潔汽油，同時辛烷值損失少。而撫順石化研究院則開發了超清潔汽油生產工藝，將劣質汽油原料吸附脫硫產物分割為輕汽油、中汽油和重汽油；中汽油進入芳構化降烯烴反應器，與芳構化催化劑接觸進行芳構化反應，得到芳構化汽油；輕汽油和重汽油與芳構化汽油混合，得到超清潔汽油產品。該方法可由劣質汽油生產出硫、烯烴含量符合標準的清潔汽油，同時辛烷值損失少，容易滿足對產品終餾點的要求。

3 結語

為符合最新的國家汽油標準，降低污染排放，眾多科研院所和石化企業均投入巨大人力物力對汽油生產新工藝進行開發，它們也結合自己的所長研發了特定的新工藝，為國VI 標準汽油的供應提供了保障。但是，由于2024 年1 月1 日國內將實行更為嚴格的國VIB 標準，這些科研院所和石化企業將在提升油品質量的道路上不斷前行。未來清潔油品的進一步發展將采用最新的“分子煉油”理念，完善分子層次的汽油組成辨識，實現汽油組成中不同組分的精準分離和高效轉化，以滿足標準不斷提高的清潔油品升級需求。