S Zorb装置汽油辛烷值损失偏大原因分析及优化措施

【前言】S Zorb装置汽油辛烷值损失偏大原因分析及优化措施由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。催化汽油辛烷值较高的主要原因是烯烃含量较高，故保持产品中烯烃含量是保持辛烷值的关键。在吸附脱硫反应中，存在的副反应主要是烯烃加氢饱和成为烷烃的反应，因为烯烃是汽油中的高辛烷值组分，正构烷烃是低辛烷值组分，所以，烯烃加氢反应将导致辛烷值降低。因此，减...

【摘要】分析了汽油辛烷值损失偏大的原因，通过优化反应温度、反应压力、氢分压、质量空速和吸附剂活性等参数，在脱硫率满足汽油出厂要求的条件下，使得汽油辛烷值损失尽可能降低，平衡脱硫率和辛烷值损失，最大化提升S zorb装置吸附脱硫经济效益。

【关键词】辛烷值损失 烯烃饱和 脱硫率

1 前言

中国石化济南分公司90万吨/年S Zorb装置采用美国ConocoPhillips（COP）公司技术，由SEI设计，于2009年12月建成投产，是继燕山石化、高桥石化之后国内第三套一次开车成功的装置，对于济南分公司实现汽油产品质量升级有着重要意义。对于S Zorb装置来说，在生产超低硫汽油的同时尽可能降低辛烷值损失是其主要的技术优势，但装置运行以来，RON损失偏大，未能达到工艺设计值。

2 影响汽油辛烷值损失的因素分析

催化汽油辛烷值较高的主要原因是烯烃含量较高，故保持产品中烯烃含量是保持辛烷值的关键。在吸附脱硫反应中，存在的副反应主要是烯烃加氢饱和成为烷烃的反应，因为烯烃是汽油中的高辛烷值组分，正构烷烃是低辛烷值组分，所以，烯烃加氢反应将导致辛烷值降低。因此，减少辛烷值损失的关键是抑制脱硫反应过程中的烯烃加氢饱和反应，以及诱导烯烃异构反应朝高辛烷值组

分方向发展[1]。

2.1 原料汽油性质的影响

原料汽油的硫含量，硫分布，以及烯烃含量和烯烃组分均对辛烷值损失有较大影响。

2.1.1 硫含量和硫组分的影响

催化汽油中硫化物主要以噻吩和苯并噻吩类硫化物形式存在，约占硫化物总量的83%，还有少量的硫醇和硫醚。油料汽油硫组分的变化对于脱硫率势必产生影响，同时不可避免地影响辛烷值损失。

2.1.2 汽油组分的影响

研究表明，汽油辛烷值与汽油组分密切相关，对汽油辛烷值贡献由大到小的次序为：芳烃>烯烃>异构饱和烃>正构饱和烃>，具体而言，对于RON贡献次序为：异构烯烃>正构烯烃>异构烷烃和正构烷烃[2]。经测算，原料汽油烯烃含量大约为29.9%～40.14%，具体分布如图表1所示。而烯烃饱和成烷烃，如正己烷辛烷值（RON）比1-己烯低51.6单位，对于烷烃来说，支链的辛烷值又明显高于直链烷烃，如异己烷辛烷值（RON）比正己烷高出48.6单位。在脱硫反应的同时，希望发生有利于产生高辛烷值组分的化学反应，如烃类的异构化反应，同时，尽可能地抑制烯烃饱和反应。

2.2 反应温度的影响

烯烃加氢反应是强放热反应，反应器内温度升高会抑制烯烃加氢反应的继续进行，使得辛烷值损失随着反应温度的升高逐渐减少，并趋于恒定。因此，在其他反应条件条件不变的情况下，随着反应温度的升高，产品辛烷值损失逐渐减少。而脱硫率随着温度的升高先增大后减少。

2.3 反应压力和氢分压的影响

烯烃加氢饱和反应是体积减少的化合反应，从反应动力学讲[3]，增大反应压力或提高氢分压会加快烯烃加氢饱和反应，造成烯烃含量降低，辛烷值损失增大，但增大反应压力或氢分压，也会增大脱硫率，产品硫含量会降低，应根据要求的脱硫率和期望的辛烷值损失寻求平衡。

2.4 质量空速（WHSV）的影响

质量空速是反应进料流量与反应器中吸附剂藏量的比值，因此，增大质量空速，即增大进料流量或减少反应器中吸附剂藏量，会同时减缓脱硫反应和烯烃加氢饱和反应，使汽油辛烷值损失减少，脱硫率也会相应减少，产品硫含量升高。在满足脱硫率的前提下，尽量增大质量空速有利于降低汽油辛烷值损失。

2.5 反应线速的影响

为了获得良好的气固接触和最大脱硫率，必须保持反应器内合适的床层流化状态。气体流速过快，接触时间降低且夹带量大。气体线速度过低，难以维持合适的流态化状态，不利于脱硫，会一定程度加剧辛烷值损失。

2.6 吸附剂载硫量的影响

吸附剂载硫量是吸附剂在反应器内从进料汽油中吸附硫的数量。通常，吸附剂上的硫越少，吸附剂活性越高，烯烃饱和反应程度也越大，汽油辛烷值损失会越大。同时，吸附剂载硫率的高低也直接影响脱硫率和产品质量。实际生产过程主要通过控制再生剂硫含量来调整吸附剂活性，在保证产品硫含量合格的前提下，尽量提高再生剂上的硫含量以降低辛烷值损失。

3 采取的优化措施

在满足脱硫率要求和确保产品质量合格情况下，为了尽可能降低汽油辛烷值损失，采取如下措施对相关参数进行优化操作。

3.1 开工初期辛烷值损失控制

开工初期产品的辛烷值损失较大，MON损失一直在2.0～3.5。分析原因，吸附剂新鲜剂活性高、加工负荷低、进料硫含量低于设计值、原料性质波动大、反应温度和反应压力等参数不合适是造成辛烷值损失偏大的主要原因，因此，操作中采用提高热分离罐温度降低循环氢纯度、降低反应压力、提高反应温度、控制合适的反应藏量、通过调整再生操作条件降低吸附剂活性等方法来抑制烯烃加氢反应，尽量降低辛烷值损失。

3.2 正常生产过程辛烷值损失控制

装置自开工正常以来，汽油辛烷值损失一直较大，通过降低氢油比、提高反应温度、降低吸附剂活性等多种手段调整操作，损失值略有降低，约1～2.8，平均2.0个单位。可是对比同类装置辛烷值损失仍旧偏大。

基于此，经过研究论证，摸索到以下一些措施进一步降低辛烷值损失。

3.2.1 原料汽油性质的控制

由于炼制原油的差异及生产工况的变化，造成进入S Zorb装置的原料性质和硫含量波动很大，难以掌握汽油辛烷值损失的规律，不能准确的优化装置操作。为此，原料汽油改为催化装置直供，建议尽量在一段时间内稳定S Zorb装置原料汽油性质，并及时分析原料性质，利用S Zorb脱硫模型进行核算分析，找到辛烷值损失的规律，优化操作条件，减少辛烷值的损失。3.2.2 烯烃饱和反应的抑制

通过研究烯烃饱和反应机理，摸索各主要参数变化对其影响规律，可以得出以下经验。

如图表2所示，在兼顾脱硫率的情况下，尽量提高原料进反应器温度，以425～427℃为宜，抑制烯烃加氢反应的发生。

如图表3所示，在满足脱硫效果的前提下，尽量维持较低反应压力，以2.24～2.28Mp为宜，以降低氢分压，减少烯烃饱和反应。

（3）维持合理的循环氢浓度，在满足脱硫反应的前提下，控制烯烃反应的发生。

3.2.3 其他操作条件的优化

闭锁料斗正常后，由于原料产物换热器E101管程堵换热效率低、加热炉能力偏小等问题导致混氢原料热量不足，导致优化生产、降低辛烷值损失的手段有限，辛烷值损失较大。为此，降低汽油辛烷值损失的措施不仅仅局限单一条件的优化，需要从装置全局着手优化，尤其是原料换热方面，做好各单元热量合理匹配，不仅有利于辛烷值损失控制，也利于节能减排。

4 效果分析

操作条件逐步优化，产品汽油RON损失降低至1.0～1.3。

5 结论

装置2 0 11年平均原料汽油硫含量605ppm，辛烷值（RON）损失1.0，平均脱硫率98.5%，处于较高水平，主要原因是全厂汽油产量大，为保证调和产品质量合格，S Zorb装置需保持高加工负荷及高脱硫率。通过不懈地优化操作，在加工高含硫汽油工况下依然保持较高的加工负荷和脱硫率，同时又有效降低辛烷值损失，从而为公司创造了较好的经济效益。

参考文献

[1] 高洁，王莉娟，刘金龙，孙丽琳，等. 优化操作条件降低汽油辛烷值损失[J].石油化工应用，2011，30（11）：15-18

[2] 华兴，朱建华，刘金龙，孙殿成，等. FCC汽油加氢脱硫及芳构化工艺研究――烃类组成的变化及对汽油辛烷值的影响[J].炼油技术与工程，2006，28（8）：9-12

[3] 习远兵，高晓东，李明丰，聂红，等. 催化裂化汽油选择性加氢过程中烯烃加氢饱和反应动力学研究[J].石油炼制与化工，2011，42（9）：21-23