FCC汽油选择加氢脱除二烯烃技术进展

2018-01-29张凤军

中国设备工程 2018年9期

张凤军

（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆 163711）

1 选择加氢的目的和含义

汽油作为汽车的点燃式发动机的原料，需要有非常好的蒸发功能,并且燃烧性能较好，不容易爆震。方便储存，无腐蚀性。如果汽油中的烯烃元素过多，会对汽车的发动机有非常大的影响。如果烯烃过多，汽车发动机的功率就会有一定程度的下降，并且会让汽车尾气中的氧化氮排放过多，和汽车尾气中过多的易挥发性有机物相融合，就会有臭氧和汽车的尾气烟雾产生，并且长时间还会停留在空气中，形成颗粒物，对人的身体健康和环境造成危害。为了解决此类情况，许多国家都利用相应的规定和方式来减少汽车尾气的排放和对燃油成分的有效控制，对烯烃的含量也进行了严格的要求标准。汽油发展趋势已经向着低烯烃、高辛烷值的方向而发展。在我国，汽油的标准和世界的目标虽然有着非常大的相似之处，但对于烯烃含量的标准还有着一定的差距。

二烯烃和炔烃的害处。在我国，催化裂化汽油在市场中占有相当大的一部分比重，这种存在的现象也决定了FCC汽油的质改革的有效性。对于降低二烯烃含量，将辛烷值进行提高，是目前我国炼油技术行业发展中需要尽快解决的问题。我国的汽油组成中，有74%都是来自催化裂化汽油。在催化裂化产生的轻质烃里面，烷烃、烯烃、二烯烃、炔烃等，这些高度不饱和的烃之中，烯烃是石油化工过程中，最为基本的原材料。但是二烯烃、炔烃这两个元素，对于之后的反应，有着非常大的催化效果，并且会产生副反应，也会在酸性的环境下，产生齐聚反应，并且有胶质成分产生。在胶质成分在催化剂上进行吸附后，会对催化剂的孔道产生堵塞，并且将催化剂的活性中心进行全面的覆盖，让催化剂失去活性。并且二烯烃，特别是共轭二烯烃，都是烃类元素中非常容易被氧化的烃物质，对于催化裂化汽油里的烯烃成分的氧化，也产生了一定的诱导作用，能够让氧化产生，并让催化裂化汽油的氧化效果进行加速。这就让催化裂化汽油，或者是催化裂解汽油的诱导的时间有了一定程度的减少。所以，对于轻质的烃类在深加工前，就要对二烯烃、炔烃元素进行脱除处理。

去除二烯烃和炔烃。如何让汽油的质量有所提升，如何制定汽油的质量标准，都是石油化工行业中需要进行深入研究和讨论的问题。不饱和烯烃的含量过高，超过规定的标准，已经是当前我国汽油行业发展过程中面临的严峻问题之一。为了尽快的解决不饱和烯烃超标问题，需要有相对应的方案进行实施，醇化、芳构化、异构化这三种技术就是解决此问题的方法。并且这三种方案，都要将二烯有选择的加氢处理，并且变成有反应活性的单烯烃成分。因为炔烃和二烯烃这两种物质，在催化剂的帮助之下，会有更强的吸附性，并且吸附能力比单烯烃更强，所以炔烃和二烯烃加氢，就会产生单烯烃，这在热力学上是非常有益处的。在选择性的加入氢元素，这项工艺不仅能够非常有效的进行二烯烃和炔烃等杂质的剔除，还能够让活性单烯物质有效的保留，是一种非常有效的经济方式。

选择加氢的应用。选择加氢技术，对于FCC汽油的精制过程的应用性非常强，并且在其他的化工原料的精致过程中利用也非常的广泛。碳四化合物的馏分的精制作、MTBE的生产、TAME的生产或者醚类的高辛烷值调和组分精制等，加氢技术都有非常广泛的应用。选择加氢是能够对于原料中的二烯烃进行有效的脱除，并且能够在加工过程中，保护下游的催化器，让催化剂的使用效果能够得以延长。裂解汽油选择加氢，是为了让二烯烃和玩袭击芳烃进行转化，变成相应的单烃和烷基芳烃，并且能够将汽油馏分中的不安定组分进行有效的剔除，让汽油中能够有更好的安定性，将辛烷值有效的进行提高。加氢也是一种催化的方式，这种催化剂的应用和工艺方式，在石油化工行业和石油炼制过程中常被应用。

2 选择加氢的研究发展过程

FCC汽油中是含有一定成分的烯烃和二烯烃。烯烃是高辛烷值组分，烯烃饱和后对辛烷值产生一定的损失。在我国FCC汽油烯烃的体积分数非常高，已经达到了一半以上，这样对于高辛烷值就有非常大的影响。所以将二烯烃成分进行有效的去除，减少单烯烃的深度加氢，就是将辛烷值的损失降到最低的重点。我们根据此类特点，将国内外的先进技术进行有机的结合，研究出了不同的加氢工艺，并进行了开发实施。

选择加氢反应机理。研究人员在炔烃和二烯烃加氢的过程中，认为整个加氢催化的反应是按照炔烃、二烯烃加入氢气形成单烯烃，单烯烃加入氢气形成烷烃这一过程发展的。因为炔烃和二烯烃在催化剂的基础上，比单炔烃的吸附能力更强，所以炔烃和二烯烃加氢，就会成为单烯烃，这在热力学上是非常有益处的，并且在工业中，反应原料里的单烯烃的浓度，是比炔烃和二烯烃更大的，在催化剂加氢的选择上，催化剂的性能非常的重要。更有研究人员在催化剂研究丁二烯加氢的实验中，也表明了低转化率之下，生成丁烷的几率几乎为零，并且丁二烯加氢，直接生成丁烯，在整个过程中加氢转化也不能达到实验的效果，当丁烯-1完全消失的时候，丁烯-2才能以非常低的速度进行反应，完成最后的加氢。所以根据实验结果我们能够了解到，加氢反应发生是有一定的先后顺序的，这样让丁二烯加氢反应，在异构化学反应之前进行的这一个实验说法得到了证实。丁二烯的加氢反应，是在催化剂的边缘和棱角的活性位置之上进行发生的。催化剂的表面较为平滑，这种活性位是没有起到关键作用的，在整个反应的过程中也并没有实质性的效果产生。但丁烯-1却并非如此。催化剂表面较为平滑，边缘或者是棱角都能让活性位的作用得到有效的反应。但这两种烃的加氢反应，是需要在催化剂边缘和棱角的活性位之上进行的。丁烯-1的异构化反应，是在催化剂的表面活性位上发生的，并且发生的过程非常的活跃，但丁二烯却失去了活性，在整个反应中无太大的作用。所以这两种烃的加氢反应是非常有必要的。

国内外的研究发展。在国外有用于蒸汽裂解汽油中炔烃和二烯烃的选择加氢，这种工艺通过选择加氢将裂解汽油C5馏分，将二烯反应为活性单烯，让汽油的醚化过程能够有充足的原料供应。这种方式是将液相催化加氢反应、蒸馏方式进行有机的结合，这种工艺流程是以贵金属钯为催化的，异构化活性较高，并且催化的选择性也更好。今年，我们研究出的催化剂在工业中应用在蒸汽裂解汽油中，加氢只处于第一阶段，近几年开发的还原性镍催化剂，在工业装置上也进行了一定的实验，但工艺也是需要一定的实施条件，这些方式也可以用来生产ATME的原料。