S-zorb吸附脫硫技術對汽油脫硫的重要性

陳果

摘 要：世界范圍內，汽油目前仍是乘用車發動機的主要燃料，其主要性能指標包括汽油的蒸發性，抗爆性，氧化安定性及防腐性。其中作為辛烷值劃分汽油牌號的抗爆性就可看出其對汽油品質的重要性。而隨著國家節能減排和環境保護要求日益凸顯，2017年10月執行的國Ⅴ汽油標準要求成品油硫含量必須小于10ug/g。但普通的加氫脫硫技術會導致汽油中的烯烴飽和，從而大幅降低汽油的辛烷值，所以低辛烷值損失的汽油脫硫方法也成為石油煉化領域的一門前沿學科，S-zorb吸附脫硫技術就具備脫硫效率高，辛烷值損失小等優點，也越來越被眾多石油煉化企業所使用。

關鍵詞：汽油成分;脫硫;辛烷值

我國汽油組分目前仍以催化裂化汽油為主，即便催化重整汽油迅猛發展，目前催化汽油所占汽油調合組分的比例仍超過70%。催化汽油產品特點為高烯烴，高辛烷值，高含硫量，高蒸氣壓，氧含量低。高硫汽油顯然不能滿足國家標準，而有效的脫硫又面臨著辛烷值損失大，油品收率低，操作費用高等問題。S-zorb工藝技術基于吸附作用原理對來脫除催化汽油中的硫，與其他加氫脫硫技術比較，具備脫硫率高，辛烷值損失小，運營成本低等優點。

1 汽油成分結構對汽車穩定運行的影響

爆震是汽油發動機的一種不正常燃燒，發生在燃燒過程后期，在激烈爆震時，產生的爆震波在未燃氣體中以2000～2300m/s的速度傳播，燃氣壓力急劇上升，短時間局部壓力可達10MPa以上，氣缸內局部溫度可達2000～2500℃。

汽油的抗爆性用辛烷值表示，并人為規定抗爆性極好的異辛烷的辛烷值為100，抗爆性極差的正庚烷的辛烷值為0，兩者的混合物則以其中異辛烷的體積分數為其辛烷值，一般用馬達法（MON）或研究法（RON）測得，而汽油的抗爆性取決于其化學組成，根據汽油主要成分C1～C12列舉個各族烴類辛烷值如表1，由此可見：各族烴類抗暴優劣大致順序為：芳香烴>異構烷烴和異構烯烴>正構烯烴及環烷烴>正構烷烴。

從上表可看出，芳香烴、異構烷烴和異構烯烴，是提升汽油辛烷值的主要元素。然而芳香烴和烯烴的辛烷值較高，但烯烴的化學活性大，經過蒸發會造成光化學污染，芳香烴會增加氣缸積碳，所以國Ⅴ汽油要求芳烴含量（V%）≯40;烯烴含量（V%）≯24;苯含量（V%）≯1，這導致異構烷烴這個汽油理想型組分在汽油中不可或缺。

2? S-zorb吸附脫硫技術的重要性

隨著科學進步，國內外已開發出很多種汽油脫硫技術，如RSDS技術，Prime-G+技術等，文獻表明一定條件下這些技術都能將催化汽油中的硫脫到標準要求，但高硫差的脫硫帶來的辛烷值損失仍未解決，而S-zorb吸附脫硫技術為全餾分進料，無需切割分餾，各種烴及其衍生物中的硫都被吸附劑直接吸附，并非通過常規氫解，裂化，加氫生成硫化氫從而達到脫硫目的，其產品中沒有硫化氫造成操作的危險性，也不用擔心汽油內烯烴再與硫化氫結合生成硫醇。其反應催化汽油通過S-zorb處理后，含硫量能從560ppm降至10ppm以下，且辛烷值損失小于2個單位，如表2。

從上表結果可以看出S zorb脫硫汽油烯烴含量有下降但辛烷值下降不明顯，這得力于其反應機理，在它反應器內不僅發生著脫硫反應，還發生一些對辛烷值有益的反應：如烯烴加氫異構化反應，烯烴芳構化反應，這些反應不僅提高了汽油的安定性，還使汽油的辛烷值有所提高。

與其他加氫脫硫技術相比，S-zorb脫硫技術對氫氣純度要求底線也相當低，現有煉廠資源條件下，重組氫氣足以作為其主要氫氣來源，并且用量相對較少，從表2可看出，純度即使低于90%也不影響汽油脫硫生產。

不僅如此，從汽油中吸附出來的硫通過吸附劑再生，生產二氧化硫會進入硫磺回收裝置，作為硫磺回收的原料與酸性氣混合生成硫和水，完美解決了環境污染問題和能源浪費問題，

從2007年中石化收購S-zorb工藝技術至今，已在中石化系統中全面推廣。至2020年，中石化系統內已有29套S-zorb裝置，濟南煉化分公司于2009年12月投產第一套90萬t/a S-zorb吸附脫硫裝置，于2018年8月成功擴能至180萬t/a，其間成功克服了吸附劑輸送不暢，反應過濾器ME101差壓上漲過快，吸附劑損耗大，程控閥磨損，進料換熱器E101結垢，再生器結塊，吸附劑輸送管線泄漏，膨脹節磨損等問題，成為汽油脫硫系統中的中流砥柱。

3 結論

通過以上分析我們可以看出，汽油的理想組分是：分子量接近時，芳香烴>異構烷烴和異構烯烴>正構烯烴及環烷烴>正構烷烴，但考慮烯烴族的不穩定性和芳香烴族的易燃燒不完全結焦性，多取代基排列緊湊的烷烴是汽油的理想結構。

我國石油煉化技術已經擁有了良好的技術基礎，經過多年的探索研究和技術積累，在石油煉化的各個環節都擁有了一系列的自主技術，并在部分領域達到了世界一流水平。S-zorb吸附脫硫技術在石油煉化領域中的應用，不僅大大提升了汽油的環評標準，同時兼顧了汽油辛烷值水平，其脫硫徹底，精制汽油收率高的優點是現代煉化企業中汽油脫硫技術不二選擇。

隨著經濟發展和生活水平的提高，未來全球能源需求將繼續保持增長。中石化致力于提供清潔、優質、可靠的油氣資源。S-zorb吸附脫硫技術經過長期的技術積累與改進，已經成為一項成熟的，完整的工藝技術，是生產超低硫清潔汽油的重要途徑。

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