降低汽油加氢装置汽油辛烷值损失的操作优化分析

降低汽油加氢装置汽油辛烷值损失的操作优化分析

张勇1安毅帆1侯锐锋2

（1中国石油长庆石化公司炼油四部，陕西咸阳  712000

2中国石油长庆石化公司生产运行部，陕西咸阳  712000）

摘要：由于汽油加氢原料多采用催化裂化汽油，其硫含量较高，并且我国国Ⅵ汽油标准规定硫含量不大于10mg/Kg，所以需选用适当的工艺技术，使汽油的硫含量减少，但在脱硫时要减少辛烷值的损失。本文介绍了长庆石化公司75万吨/年汽油加氢装置，本装置采用中国石油石油化工研究院自主开发的清洁汽油生产技术，本文主要研究汽油产品辛烷值损失的影响因素及操作优化措施，将汽油加氢汽油辛烷值损失由1.5降至0.7，提高装置经济效益。

关键词：催化裂化汽油；加氢脱硫；辛烷值；影响

1  前 言

1.1 装置简介

PHG催化汽油选择性加氢脱硫成套技术是中国石油石油化工研究院自主开发的清洁汽油生产技术，有机耦合FCC汽油选择性加氢脱硫、梯级脱硫等核心技术，可将FCC汽油在深度脱硫、尽可能少降烯烃的同时，实现国VIB汽油生产，具有广泛的原料和产品方案适应性，是目前FCC汽油加氢技术中加氢选择性最好的技术之一。

FCC汽油中含大量烯烃（高辛烷值组分），在加氢条件下极易被饱和而损失辛烷值。因此，FCC汽油选择性加氢脱硫技术最大的难点是在脱硫的同时如何减小辛烷值损失，并保证装置的长周期平稳运行。

PHG技术采用全馏分FCC汽油经过预加氢，然后在分馏塔内实现轻、重汽油分离，重汽油进行加氢脱硫、加氢后处理的工艺路线。该工艺路线设计的核心理念就是以最小的辛烷值代价保证产品质量合格、装置长周期平稳运行。实现PHG技术设计理念的核心是使用高选择性催化剂，石化院开发了PHG技术专有催化剂，包括：预加氢反应器使用的PHG-131催化剂、加氢脱硫反应器使用的PHG-111催化剂和加氢后处理反应器使用的PHG-151催化剂。通过使用上述两种高选择性催化剂可保证PHG技术以最小的辛烷值代价实现FCC汽油的深度脱硫。

1.2工艺原理

全馏分催化汽油在预加氢催化剂的作用下进行液相反应，主要发生轻质硫化物转化为重质硫化物，使轻汽油中硫化物含量满足国VI指标要求；同时大部分双烯烃选择加氢转化为单烯烃，部分烯烃发生异构化等反应，保护下游的重汽油馏分加氢脱硫催化剂，延长装置运行周期。

重汽油馏分在一定的温度、压力、空速和氢油比等条件下，在加氢脱硫催化剂的作用下，主要发生加氢脱硫反应，同时伴有少量的烯烃加氢饱和反应和极少量的脱氮反应等。大多数脱硫反应都是放热反应，但由于FCC汽油中硫化物浓度很低，因此脱硫反应的放热效应并不明显；烯烃加氢反应是强放热过程，反应器中绝大多数放热是由该反应带来的，小分子烯烃更容易发生加氢反应。

加氢后处理催化剂进一步进行深度脱硫，实现接力脱硫的目的。具体的好处有：第一、进一步脱除加氢脱硫过程中没有脱除的硫化物；第二、进一步脱除加氢脱硫过程中烯烃与硫化氢再生成的硫化物；第三、由于后处理过程的存在，可以保证前面加氢脱硫过程条件缓和，保证烯烃饱和更少，减少整体辛烷值损失。

2混合汽油辛烷值损失分析

2.1 辛烷值损失影响因素分析

通过对2023年4月汽油原料和产品汽油的辛烷值进行统计分析，由表一可以看出汽油产品辛烷值损失在1.5至1.7之间。

2.1.1 重汽油原料及产品分析

经预加氢反应后满足产品要求的轻汽油被侧线采出，含硫较高的重组分进入加氢脱硫反应器和后处理反应器。因辛烷值及烯烃含量较高的轻汽油被分馏出来，导致塔底重汽油辛烷值下降，烯烃含量有所下降。加氢脱硫进料硫含量平均硫含量140mg/kg，平均烯烃含量14.15v%，RON平均值87.5，重汽油产品平均硫含量17.4mg/kg，平均烯烃含量12.45v%，RON平均值86.8，平均脱硫率87.6%，脱硫率控制在较高水平，平均烯烃降幅1.7v%，脱硫选择性92.3v%，平均辛烷值损失0.7个单位。

2.1.2 反应温度影响

加氢反应为放热反应，受热力学及动力学影响，升高温度，会抑制反应进行，但会提高反应速度，反应温度还会影响反应深度，这会影响产物烯烃含量，直接影响产品辛烷值损失。在汽油硫含量满足要求的前提下，加氢脱硫反应温度的选择对降低产品辛烷值损失有重要的影响。

本文以加氢脱硫反应温度为研究对象，选取以往数据对硫含量及辛烷值损失进行作图分析，结合辛烷值损失、硫含量随加氢脱硫反应温度变化的趋势。可知，当加氢脱硫反应温度升高，混合汽油中硫含量下降，但辛烷值损失增大，所以选择合适的温度尤为重要，也可能是催化剂失活使得需要的温度升高，辛烷值损失增加。从图中可以看出温度为234℃左右时产品硫含量与辛烷值损失较低。对于预加氢单元，温度高低会影响催化剂的活性，从而影响产品辛烷值损失。选取以往各预加氢反应温度下产品的辛烷值损失数值作图，可以看出温度为115℃左右时效果较好。但由于2022

年12月装置已运行至本周期末期，催化剂活性较差，反应温度较高，造成辛烷值损失。

2.1.3 汽油原料辛烷值不稳定

通过对连续1个月内时间段内原料组份的变化进行分析，原料组份较为平稳，组份变化在要求范围内，因此可排除汽油原料辛烷值不稳定对辛烷值的影响。

2.1.4 轻汽油切割比的影响

在预加氢单元中，发生双烯烃选择加氢转化为单烯烃、轻质硫化物转化为重质硫化物的反应，大部分硫化物存在于重汽油中，而轻汽油单烯烃含量较高，所以轻汽油的辛烷值较高。

本文以轻汽油切割量为研究对象，选取本装置以往数据对轻汽油硫含量及辛烷值损失进行作图分析。

辛烷值损失主要原因是在R-9203和R-9202反应器内发生脱硫反应的同时，发生高辛烷值烯烃饱和反应生成低辛烷值饱和烃，从而降低了汽油组分的辛烷值，辛烷值平均损失0.55个单位，今后为了保证产品合格，同时进一步降低辛烷值损失，操作中建议一方面在保证混合汽油硫指标合格的前提下，进一步适当提高切割比，微调脱硫反应器R9203及R9202的反应温度，即多抽出LCN的同时提高脱硫深度，减少辛烷值损失；另一方面确保循环氢中硫化氢满足要求。

2.2 辛烷值损失解决办法分析

2.2.1 轻汽油抽出调整

通过对分馏塔轻汽油抽出调整由34t/h增加至36t/h。通过对2023年9、10月份轻汽油抽出调整后样品化验分析可知，调整后对混合汽油产品辛烷值有一定影响。

2.2.2 适当降低加氢脱硫单元反应温度

确保产品硫含量满足要求后，适当降低加氢脱硫反应温度，减少烯烃的饱和，以达到较低的辛烷值损失。根据数据分析可知温度为234℃左右时，可以获得较好的结果。

2.2.3适当提高预加氢单元反应温度

可适当提高预加氢反应温度，提温后二烯烃和轻质硫化物的转化率提高，预加氢催化剂的选择性和活性变好，辛烷值损失降低。分析可知预加氢温度在115℃左右时可获得较好的结果。

3结论

在实际生产中，各个因素的选择应结合实际情况而定。通过选择活性、选择性较好的催化剂、反应温度适中，原料性质稳定及合理的轻汽油切割比，混合汽油辛烷值损失由1.5降低0.7，效果较为明显，装置整体经济效益得到提高。

参考文献：

[1]于型伟,李向进,黄明富,等.催化汽油加氢脱硫工艺技术现状及节能方向研究[J].石油石化节能,2016(06):4-7.

[2]赵长斌,张晶,何洪涛.中小型炼厂提高汽油辛烷值的可行性途径探讨[J].天然气与石油,2001,19(2):25-27.

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