PRIME G+技术工艺参数的选择

何 红 梅

（中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛 266071）

石油化工

PRIME G+技术工艺参数的选择

何 红 梅

（中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛 266071）

探讨反应温度、压力、停留时间、氢烃比等工艺操作参数对Prime G+工艺选择性加氢和加氢脱硫的影响。在压力一定条件下，该工艺应尽可能在低温下操作。选择性加氢部分可提高氢烃比，满足适宜二烯烃加氢限制烯烃加氢并保持催化剂的稳定性。加氢脱硫部分提高氢/烃比增加了加氢脱硫的活性和选择性。在加氢脱硫的过程中要注意循环气中硫化氢的脱除。

选择性加氢；加氢脱硫；温度；压力；停留时间；氢油比

炼厂调和汽油的大部分硫来自FCC汽油，FCC汽油烯烃含量高[1]。法国AXENS公司的Prime G+工艺的目的是为了使来自 FCC汽油进行深度加氢脱硫的同时避免辛烷值的损失。其工艺特点如下：温和的操作条件，相对高的空速[2]。工艺配置和催化剂系统，避免了聚合反应，建立合理压降分布。使用分馏塔使硫化物分布在重馏分中，与全馏分汽油进料相比含有少量的烯烃。用冷却的方式控制催化剂床层温度。特定催化剂的选择和操作条件，使烯烃饱和和辛烷值损失最小。这允许FCC汽油的脱硫水平在中等辛烷值损失和氢气耗量下高于95%。

基于上述特征，装置有很长的循环周期，可在催化停工检修期间连续运转，确保调和低硫汽油。因催化汽油硫含量最高，脱硫单元的停工会迫使催化停工以生产出合格产品。

Prime G+产品含很低的硫醇含量不需脱臭即可进入汽油池。该工艺包括选择性加氢和加氢脱硫两部分。工艺流程示意如图1。

图1 PrimeG+工艺流程Fig.1 PrimeG+ process flow

1 选择性加氢部分工艺参数

选择性加氢部分主要进行二烯烃加氢、硫醇和轻硫化物转变成重硫化物、烯烃异构化等反应。

从热力学和动力学分析：未饱和烃类加氢反应的特征是放热，体积缩小。因此，从热力学的观点，低温高压有利于反应进行。

反应过程有4个主要工艺变量：反应器的温度、压力、停留时间、氢气速率。

1.1 反应器的温度

从热动力学的观点轻硫醇的转化和二烯烃的加氢反应可在很宽温度范围内进行，二烯烃加氢生成烯烃可在与化学耗氢量相比相对较高的氢气量下在相对较高的温度下进行。

从动力学的观点，硫醇转化和加氢速率在高温下得到提高。相反的，加氢的选择性（二烯烃/烯烃）低温较适宜。低温下操作减小了胶质的聚合因此提高了催化剂的稳定性。温度超过200 ℃，活性表面发生热聚合，被覆盖使催化剂失活。而且，低的操作温度使进料气化最小，适宜压力下使反应物保持液相。

1.2 反应器的压力

高压适于加氢反应。高压减少了聚合反应和结焦沉积，增加了催化剂循环使用寿命。适宜氢溶解避免了气化引起的分配和压降问题。在设计阶段反应器的压力是固定的，可改变新氢的流量。

1.3 反应器的停留时间

用空速表示，增加停留时间，减少进料流量使二烯烃转化率提高。

1.4 氢油比

液相加氢重要的标准是溶解氢的含量。溶解氢的含量取决于总压、新氢流量、新氢纯度。氢气的流量调整到适宜二烯烃加氢限制烯烃加氢。另外要有些过量氢保证催化剂的稳定性。

2 加氢脱硫部分工艺参数

加氢脱硫部分主要进行脱硫、烯烃加氢、脱氮（反应发生但程度很低）。有4个主要的工艺变量：反应器的温度，操作压力，氢/烃比和空速。

2.1 反应器温度

从热动力学角度，加氢脱硫和烯烃加氢反应都是放热的，这些反应适于低温进行。

从选择性的角度，温度的增加提高了对加氢脱硫和烯烃加氢的选择性但影响很小。实际上，目标是在最小温度下操作以获得需要的脱硫水平。在操作温度和压力下，反应器烃类进料是气相的。

2.2 反应器压力

操作压力的选择基于 HDS反应速率的优化和HDS对烯烃加氢反应的选择性，在设计阶段反应器的压力是固定的，可改变氢烃比。

2.3 空速

对相同的操作条件，空速的改变对选择性没有影响。

2.4 氢烃比

提高氢/烃比增加了加氢脱硫的活性和选择性。实际上循环气的流率应高于设计流率，增加了反应的选择性使加氢脱硫反应优于烯烃饱和反应。

2.5 硫化氢的影响

硫化氢是加氢脱硫反应的抑制剂而且宜于反应生成硫醇，对烯烃加氢饱和反应具有促进作用[3]。随着循环氢中硫化氢含量的增加，减少了催化剂的活性和选择性。由于这个原因，硫化氢通过胺吸收塔被从循环气中分离出来。

2.6 氮化物的影响

在催化裂化汽油选择性加氢脱硫过程中，氮化物对加氢脱硫有明显的抑制作用，对直链烯烃和环烯烃加氢饱和反应抑制作用明显，但对支链烯烃加氢饱和反应抑制作用较小。对于硫含量和烃类组成相同的原料，氮含量较高的原料加氢产物研究法辛烷值损失比氮含量较低的原料加氢产物辛烷值损失小[4]。

3 某炼厂工艺操作参数

该炼厂采用法国AXENS公司的PRIME G+[5]工艺处理FCC汽油，采用两段两个反应器流程，生产达到国IV质量指标的汽油，该项目选择性加氢部分分馏塔抽出 MCN做为重整进料，设计及操作参数如表1-3所示。

表1 混合原料油主要性质Table 1 Main properties of blend feed

该汽油产品的设计质量指标为：LCN+HCN混合产品中硫含量65×10-6或更少，混合产品中硫醇含量8×10-6或更少，铜片腐蚀1级， RVP等于或低于装置进料的RVP，RON损失小于0.7, MON损失小于0.5。由表4可看出，HCN重汽油的RON损失为0.8～1.5，LCN+MCN+HCN混合产品RON损失为0.9～1.0可以推测LCN+HCN（不含有MCN）产品RON损失小于0.6，表明在该工艺操作条件下，催化剂具有良好的选择性。

表2 选择性加氢部分主要操作条件Table 2 Operation conditions of selective hydrogenation part

表3 加氢脱硫部分主要操作条件Table 3 Operation Condition of HDS part

4 结 论

（1）法国AXENS 的PRIME-G+工艺应用于催化汽油加氢脱硫，在保证脱硫水平的同时使辛烷值损失最低，该工艺已在国内多家炼厂投用，技术成熟可靠，基本能达到国内汽油质量升级指标的要求。

（2）选择性加氢部分应在低温高压下操作，在压力一定的条件下，调节氢气流量及氢/烃比以满足适宜二烯烃加氢限制烯烃加氢并保持催化剂的稳定性。

表4 产品性质Table 4 Products properties

（3）加氢脱硫部分的目标是在最小温度下操作以获得需要的脱硫水平。在压力一定的情况下，提高氢/烃比增加了加氢脱硫的活性和选择性。在加氢脱硫的过程中要注意循环气中硫化氢的脱除，通常采用MDEA吸收的方式除去，避免其对催化剂活性、选择性及过程硫醇含量的影响。

[1] 李立权.催化裂化汽油加氢技术工程化的问题及对策[J].炼油技术与工程，2010，40(11)：5-9.

[2] 温广明，王丹，赵野，吴昆鹏,等，催化裂化汽油加氢脱硫技术进展 [J].工业催化，2008，16(12)：38-40.

[3] 习远兵，高晓冬，李明丰，聂红,等，H2S对催化裂化汽油选择性加氢脱硫的影响[J].石油炼制与化工，2009，39（8）：1-4.

[4] 习远兵，高晓冬，牛传峰,等，氮化物对催化裂化汽油选择性加氢脱硫的影响[J].石油炼制与化工，2008，39（9）：13-16.

[5] 江波.法国 Prime-G+汽油加氢技术在锦西石化催化汽油加氢脱硫装置的应用[J].中外能源，2009，14（10）：64-68.

Selection of Process Parameters for Prime G+ technology

HE Hong-mei
(China Petroleum Engineering Construct Company Huadong Design Branch, Shandong Qingdao 266071, China)

Effect of reaction temperature, pressure, retention time, hydrogen/hydrocarbon ratio etc. on Prime G+ selective hydrogenation and HDS was discussed. Under certain pressure，this process should be operated at low temperature, selective hydrogenation part may improve hydrogen/hydrocarbon ratio to satisfy diolefin hydrogenation，limit olefin hydrogenation and keep catalyst’s stability; HDS part may improve hydrogen/hydrocarbon ratio to add activity and selectivity of catalysts. HDS part should remove H2S in the recycle gas.

Selective hydrogenation；Hydrodesulfurization；Temperature；Pressure；Retention time；Hydrogen/oil ratio

TE 624.4+3

A

1671-0460（2011）03-0268-03

2011-01-24

何红梅（1973-），女，天津人，高级工程师，硕士学位，1995年毕业于湖南大学化工工艺专业，在中国石油工程建设公司华东设计分公司从事炼油设计工作。E-mail：hehongmei@cnpccei.cn，电话：0532-80950787。