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本论文是在“绿色能源,清洁燃料”和“循环经济”的主题指导之下展开,在国家大力推进节能减排、淘汰落后产能、自主创新、营造绿色生态环境的要求下进行的一项研究工作。目的是为了使我国车用汽油的质量尽快达到世界先进水平,满足国家环保总局颁发的不断升级的低硫和超低硫汽油质量指标。 IAS技术是根据欧Ⅴ和欧Ⅵ燃料汽油排放标准而设计,采用两种催化剂,一种是加氢异构脱硫催化剂,另一种是脱氢芳构催化剂,工艺流程可采用一次通过的方式,也可以采用加氢-切割-加氢的方式,催化剂为Co-Mo-P/Al2O3-Mg体系,制造方便,质量稳定,反应温度低,氢耗低,辛烷值损失小,汽油可满足欧Ⅴ标准。 IAS技术首先将全馏分的催化汽油通过特殊设计的催化剂,在较缓和的工艺条件下进行加氢异构-脱硫-芳构化的催化反应,反应后的加氢汽油如达到要求,则不须进一步处理;如未达到要求,则经过蒸馏切割,对少量未达标的重汽油再处理,实现超低硫汽油生产的要求。 脱硫后的的汽油清澈透明如水,硫的脱除率达到达95%以上,辛烷值损失很小,汽油收率大于99.5%,完全满足我国即将实施的国(欧)Ⅳ、国(欧)Ⅴ超低硫清洁汽油的质量要求。 本项目属于石油化工领域内的清洁能源技术。技术原理是: 1)根据汽油中硫化物的分子结构不同,加氢脱硫的难易程度不同,采用先易后难的原则; 2)汽油组份中脱硫难易排序是:轻组份<中组份<重组份。 3)辛烷值恢复和提高的基本原理是:芳香烃>异构烷烃和异构烯烃>正构烷烃;经过催化转化将低辛烷值的烃类转化为高辛烷值烃类。 4)汽油组份辛烷值大小的排序是:轻组份>中组份>重组份。 本论文的主要创新点有三点: ①设计理念创新②催化剂创新③工艺技术创新。 (1)设计理念创新 采用先易后难、加氢异构芳构脱硫同步进行的方法而开发的一种新的催化剂和工艺技术。 (2)催化剂创新 1、普通的加氢脱硫催化剂用于汽油加氢脱硫常表现出高脱硫性、低选择性,结果是汽油中烯烃被大量加氢饱和,催化剂床层容易超温结焦,辛烷值损失严重。 IAS技术采用复合助剂、多元活性组分,纳米制备技术对催化剂的酸性活性中心进行修饰,对反应活性中心的数量和质量进行优化。催化剂既有很好的加氢异构-芳构-脱硫活性,又有很好的选择性。汽油加氢后的辛烷值损失大幅减少,同时解决了催化剂超温结焦的问题。特别是使异构芳构化的反应温度由400℃左右降低到300℃左右,有效地避免了裂解反应的发生。从而达到催化剂高脱硫性、高选择性、高收率、高寿命。 (3)工艺技术创新主要有两点: 一段加氢方案,将通常采用的“切割-大量重汽油加氢脱硫-与轻汽油调和脱硫醇的方案”改进为一次通过式的加氢异构-芳构化-脱硫的技术方案。该方案可简化工艺流程,大幅度降低投资和能耗,缓和工艺条件。对于50~100万吨/年的汽油加氢脱硫装置,节约的投资和减少的能耗,效益超过5000万元。 二段加氢方案,将通常采用的“先切割-大量重汽油加氢脱硫-与轻汽油调和脱硫醇的方案”,改进为先在缓和的条件下加氢异构-芳构化-脱硫,再切割,少量重汽油再处理的方案。 对于含硫很高且硫化物又较难脱除的汽油,除了少量加氢重汽油需在较苛刻的条件下操作或另做处理外,绝大部分汽油都是在缓和的条件下操作,可大幅度地延长运行周期,保证产品质量,提高汽油液体收率。 加氢-切割-重汽油再加氢的方案具有反应温度低、压力低、空速高、氢油比低、生产周期长、脱硫率高、辛烷值损失少、产品汽油质量高的特点。同时,有害物质硫可回收利用,对我国在经济快速发展的形势下保护生态环境有着深远的意义。