浅谈催化裂化汽油的加氢脱硫技术

关键词： 燃料 尾气 机动车 汽车

20世纪末以来, 随着汽车工业的快速发展, 世界内机动车的数量越来越多, 随之而来的空气污染问题越来越凸显, 已经对人类生存的环境造成了极大的威胁, 而这一现象的罪魁祸首之一就是汽车燃料的尾气排放, 汽车排放的尾气中包含了多种污染性气体, 但是危害最大的就是硫化物气体, 因此现在各国积极开展催化裂化汽油加氢脱硫技术的研究, 而我国当前的加氢脱硫技术主要是汽油裂化为轻汽油和重汽油两种有机物, 轻汽油的脱硫脱氧主要是对其进行加碱处理, 而重汽油的脱硫处理则是采用加氢的工艺来实现[1]。

一、HDS脱硫技术的研究和分析

经过研究发现, 虽然现在对催化裂化汽油的脱硫技术有很多种, 但是这其中效果最显著的是HDS脱硫技术, 该项脱硫技术被广泛应用于现代工业的生产当中, 并且这种技术在加氢反应环节当中可以最大程度的降低汽油中硫化物的含量, 在实际的脱硫操作中, 该项技术中还会发生两种化学反应, 一种是芳烃加氢饱和反应另一种是烯烃加氢饱和反应, 这两种反应对汽油的辛烷值有一定程度的影响。在HDS加氢脱硫技术当中有两种不同的路径可以选择:直接进行氢解和加氢, 直接氢解这种途径的原理是将汽油中硫化物的C-S化学键直接打断进行脱硫处理, 加氢这种途径是先在噻吩环中加氢原子使其呈现饱和状态, 然后再打断硫原子的化学键, 经过分析噻吩环的加氢脱硫路径, 可以使汽油的脱硫原理更加容易理解。

二、催化裂化汽油加氢脱硫技术的工艺流程介绍

将催化裂化汽油的烯烃集中在轻馏分当中, 将催化裂化汽油的硫集中在重馏分当中, 根据催化裂化汽油中硫的化学特征和烯烃的化学特征, 对它们进行预加氢反应, 在催化剂作用下混氢原料油会将二烯烃直接转化为单烯烃, 做这样的预加氢处理是为了防止在后期的加氢脱硫反应中出现结焦现象, 该反应通过硫醚化反应将一些轻含硫化物转化为重含硫化物, 并且也可以将轻硫醇转化为重含硫化物, 在这些反应的同时还会出现很多副反应, 例如:烯烃的同分异构反应, 这种副反应可以在一定程度上增加汽油的辛烷值[2]。在进行汽油的预加氢反应工作时要将催化裂化汽油分裂为重汽油和轻汽油两种, 针对选择性重汽油加氢脱硫环节中, 可以选择使用催化剂完成脱硫和烯烃的饱和工作, 并且按照分馏的比例对重汽油进行调和[3]。

三、催化裂化汽油加氢脱硫技术的实验研究

1. 全馏分汽油选择性预加氢实验的研究分析

假设某汽油加氢脱硫公司的预加氢实验装置中压力为2.4MP, 温度为110摄氏度, V=10, 空速为3.0h-1, 当对裂化汽油进行选择性预加氢实验时, 如果是在1L加氢评价装置上开展的, 烯烃无法实现完全饱和, 因此实验中不会产生H2S, 所以最终的结果是汽油中的硫含量没有任何变化, 但是全馏分催化裂化汽油的双辛烷值之和却有所增加, 而且硫醇的含量有一些下降。

2. 重汽油选择性加氢脱硫实验的研究分析

在开展重汽油选择性加氢脱硫实验研究时要采用双催化剂的实验反应系统, 第一种催化剂在反应中需要有较高的脱硫率, 这样做的原因是为了在第一反应阶段完成最大限度的脱硫目标, 也可以使实验产生较少的烯烃饱和量, 第二种催化剂应该具备较高的降低硫醇含量的功能, 通过两种催化剂对重汽油选型加氢脱硫反应的前后作用, 不但可以控制烯烃的饱和还能够保证实验有很高的脱硫水平, 对汽油的辛烷值损失也有一定的弥补作用。如果对上述实验条件进行一定的改变再开展相同的实验, 对比结果并分析。假设加氢脱硫醇的温度是300摄氏度, 加氢脱硫的温度为250摄氏度, 实验中加氢脱硫的空速为2.0h-1, 将压力升高至2.2MPa, V=300, 将加氢脱硫醇的空速制定为3.0h-1, 如果在该公司进行重汽油选择性加氢脱硫和脱硫醇实验, 并且在100ml的加氢评价装置上开展实验, 最终的实验结果表明:产品汽油的硫含量降为39.2×10-6, , 总脱硫率为80.1%, 硫醇降至5.95×10-6, , 汽油中的烯烃体积分数出现下降的现象, 该方法虽然使汽油的辛烷值损失了近2个单位, 但是重汽油中硫的总含量却大大降低了。

3. 重汽油和轻汽油的馏分调和实验研究分析

实验是将轻汽油按照一定数值比例进行加氢脱硫后重馏和轻馏实施调和, 这样就可以得到一种全新的油燃料, 并且通过对新产品的性能研究分析之后发现, 这种调和得到的新的油燃料与原来的汽油相比, 其中的烯烃含量降低了2个百分点, 虽然最终是燃料的辛烷值降低了0.5个基本单位, 但是新产品中的硫醇和硫的总含量都得到了很大程度的下降, 根据记录的数据可以发现, 新调和油燃料是完全符合国家清洁能源的标准。

结束语

综上所述, 对催化裂化汽油进行加氢脱硫实验研究不仅可以完成脱硫得到清洁能源的目标, 而且也能对燃料中的烯烃饱和加以控制, 同时减少燃料的辛烷值损失, 文中对轻汽油进行的实验中烯烃没有得到饱和, 而且在实验中没有出现H2S, 最终硫的总含量没有发生变化, 而对重汽油进行的选择性加氢脱硫实验中, 烯烃的体积分数下降, 硫醇含量有所增加, 调和之后得到的新产品完全满足国家IV清洁能源的标准, 因此深入研究和分析汽油的脱硫技术能够切实的提高我们的生活环境质量, 并对国家的可持续发展战略做出应有的贡献。

摘要：汽油作为当今世界的主要能源之一, 对人们的生活和生产带来了极大的便利, 但是汽油燃料经过燃烧之后的排放物中含有硫化物, 其对环境的污染和影响日益严重。现在随着世界各国的环境保护意识逐渐加强, 对汽油的质量和最终的尾气排放物提出了较高的要求, 为了保护我国的空气环境, 政府也制定了和推行了IV汽油的排放标准, 文中对立足于催化裂化汽油的工艺流程出发, 对汽油的加氢脱硫技术进行了详细的研究, 希望对我国汽油加氢脱硫技术的发展起到一些推动作用。

关键词：催化裂化,汽油燃料,加氢脱硫技术