FCC汽油加氫脫硫工藝技術研究進展

郭啟純

（安徽實華工程技術股份有限公司，安徽合肥 230091）

在過去一段時間里，頻繁出現的霧霾等問題困擾著許多居民，汽車尾氣的大量排放堪稱罪魁禍首，為此，國家采取了一系列措施控制污染源頭，其中十分重要的一項就是對汽油中有害物質的含量進行限制，制定新的標準。另外，隨著我國石油資源開采的深入推進，許多優質油田已經出現減產，且新開采的原油含硫量較高，為此，石化工業必須在現有基礎上提升技術，采用FCC汽油加氫脫硫工藝，減輕污染，為我國居民提供清潔能源。

1 FCC汽油加氫脫硫工藝技術簡介

FCC汽油，即催化裂化汽油，以石油為原料，經多重工藝煉制而成，是世界范圍內使用最廣泛、需求量最大的輕質石油產品，也是汽車普遍使用的燃料。石油的化學本質乃是不飽和烴類物質，也就是其中含有雙鍵或者三鍵、并非所有的非氫原子上都能夠連接最大數量的氫原子，隨著我國對石油資源的開采，許多石油礦的產品質量出現不同程度的下降，如今開采出的石油原油碳氫比例較高，國際公認的衡量石油品質的重要標準就是其碳氫比例，原油的碳氫比例高，就意味著其燃燒熱降低，品質較差，需要經過一系列處理才能夠投入市場。FCC汽油加氫脫硫技術能夠增加大分子中氫原子的數量，并利用置換反應等去除其中的硫元素，有效地降低碳氫比例，并降低汽油燃燒對環境的污染，從而提升汽油品質。此外，在碳原子數相等的情況下，燃燒相同物質的量的不飽和烴類所釋放的熱量遠遠比燃燒飽和烴類的熱量要少，而且不飽和烴類化學性質活潑，容易被氧化，而飽和烴則較為穩定，常溫下不會自發與氧氣反應，便于儲存和運輸，因此飽和烴類的經濟價值遠高于不飽和烴。而將原油中不飽和烴類變為飽和的過程就是加氫的過程，根據熵增原理，在一個相對獨立的反應系統中，分子熱運動會向無序方向發展，因此加氫反應并不能在一般條件下自發進行，且時常出現可逆反應，需要調整溫度、壓強，給予適當的反應條件，并采用催化劑來催化反應進行。

2 加氫脫硫技術

2.1 加氫裂化技術

FCC汽油煉制過程中，會產生副產品，例如焦炭，其具備可燃性，但是具有致癌作用，若長期接觸，有較大概率罹患癌癥，因此在FCC汽油的生產過程中要盡量避免焦炭的產生。加氫裂化技術是對原有的石油裂化技術進行改進與優化后得到的新技術，改變反應條件，在富含氫的環境下進行原油裂化，就能夠促使雙鍵、三鍵與氫發生反應，增加烴類物質的飽和度，從而抑制生成焦炭的反應的進行，提高反應效率，并減少工作人員致癌風險。

2.2 OCT-M/OCT-MD技術

過去我國所使用的FCC汽油中含有一定量的硫元素，私家車的普及使得FCC汽油的使用量逐年提升，其燃燒釋放了大量二氧化硫、三氧化硫等物質，導致大氣污染和酸雨現象日趨嚴重。當空氣中含有二氧化硫和三氧化硫時，它們溶于水后就會形成亞硫酸、硫酸，導致雨水的pH大大降低，酸性提升，造成嚴重危害。為緩解酸雨問題，滿足我國環保工程需求，同時不影響人們對FCC汽油的使用，我國自主研發了OCT-M工藝，并在改進和提升后實現了工業化應用。其原理是先對原油輕重組分進行切割，并對不同種類和性質的硫元素分別進行去除，輕油組分的硫含量較低，而烯烴含量高，因此可以直接用堿性物質清洗，除去硫元素；重油中含硫量高，因此需利用FGH-20/FGH-11催化劑進行深度處理。該反應所需的條件為：溫度為240～300℃，壓強維持在1.6～3.2MPa，空速保持3～5/h。采用這種技術能夠除去大約82%～95%的硫元素，能夠使15%～25%的烯烴完全飽和，液收率高達98%左右，高效便捷，能夠大大減少石油中硫的含量，并且使汽油中含硫有機物燃燒所產生的含硫化合物以非氣體的形式出現，從而減少大氣中含硫化合物的量，減少酸雨的產生。

2.3 RSDS技術

RSDS技術也是目前常使用的FCC汽油加氫脫硫技術之一，它也要求根據原油的特性按照輕重組分對其進行分類，在80～100℃左右進行餾分切割，并對輕油進行堿洗，除去其中的硫醇，重組分則采取加氫脫硫，并在反應完成后將其與輕組分混合，得到最終的FCC汽油產品。在此技術的技術上，技術人員增添了一些工藝流程，并進行改進，最終研發了RSDS-II技術，更換了催化劑種類，并在輕油脫硫環節增加反抽提設備，利用溶劑對廢棄物質進行提取，從而減少產物中廢堿液的含量，此外，還增設溶劑緩沖罐、循環泵等一系列設備和工藝流程，提高脫硫效率。

2.4 非加氫的脫硫技術

結構簡單的有機硫化合物和無機硫都能夠通過加氫技術來去除，但稠環噻吩類硫化物及其衍生物中的硫元素不能簡單地采用加氫技術進行去除，另外，加氫脫硫技術要求具備較高的條件，生產成本高，因此需要采用非加氫脫硫技術來對硫元素進行去除。常用的有吸附脫硫技術，能夠利用吸附性物質將特定的含硫化合物進行去除，該過程不需要較高的反應溫度，能夠在55攝氏度條件下順利進行，原油中的烯烴物質并不會發生加氫反應，因此汽油產品中辛烷含量較高，油品較高。氧化脫硫也是常見的高分子硫化物脫硫方法之一，它主要利用過氧化氫對硫元素進行氧化，從而達到脫硫效果。另外，采用物理方法如萃取、生物方法如微生物脫硫，也能起到較好的效果，尤其是微生物脫硫，能夠大大降低生產成本，且不對環境造成污染。

3 注意事項

3.1 催化劑的選擇

3.1.1 選擇性催化劑

石油裂解所得烴類物質是制造FCC汽油的重要原料，但還不是成品，需要進行一系列反應才能得到最終產品，首先將其中的雙烯烴、炔烴等物質除去，而該除雜過程的催化劑主要成分為鈷、鎳等金屬，并需要以氧化鋁為載體，它們被稱為選擇性催化劑，在FCC汽油的精制過程中也要用到選擇性催化劑。

3.1.2 非選擇性催化劑

將不飽和烴類轉化為飽和烴類的過程要用到非選擇性催化劑，它能夠進行深度加氫過程，使有機物中的雙鍵和三鍵完全反應，所用催化劑種類根據反應物的變化而改變。

3.2 催化劑的使用

3.2.1 預硫化

在加氫脫硫過程中所用催化劑的活性成分并非金屬單質，而是金屬硫化物，這是由于金屬硫化物能夠在反應時保持活性，并且不會與硫反應，具有較高的穩定性，能夠滿足工業的需求。為保持金屬硫化物的穩定性，在運輸和儲存過程中，會先對其進行氧化，因此在反應進行前需要將催化劑進行硫化，否則無法正常使用。

3.2.2 防止催化劑中毒

當反應原料中含有一定量的雜質，就會使得催化劑活性和選擇性降低甚至失去，也就是發生催化劑中毒，它會使得催化劑的效率大大降低，甚至失去效用，因此實際生產中必須防止催化劑中毒，例如在進行反應之前先進行除雜工作，將可能影響催化劑活性的雜質去除。

4 結語

在大氣污染日益嚴重、環保法規逐漸嚴格的時代背景下，開發清潔能源和改善現有能源已經成為我國迫在眉睫的重大任務，FCC汽油的燃燒一度成為大氣污染主要源頭，因而技術人員必須在現有基礎上對加氫脫硫技術進行改進，優化流程，降低其成本、提高效率，使其能夠實現工業化，為我國居民提供低污染燃料。