催化汽油加氢/烃重组组合技术——汽油质量升级
和炼化一体化的新模式
申建华 夏荣安 丁冉峰
（中国石油兰州石化公司，北京金伟晖公司）
以催化裂化汽油为基础原料，通过加氢/烃重组组合技术处理，在不需要烷基化汽油、
MTBE、TAME、异构汽油等组分调合的情况下，汽油质量可以达到国III、国IV标准，同时，该组合技术还可以为炼厂提供优化催化裂化、重整等装置增产高附加值产品的机会，经济效益明显；如果采用增产优质乙烯原料模式，将会更好的实现炼化一体化的整体效益。 关键词：汽油 质量升级 催化裂化 炼化一体化
随着社会经济的持续发展，我国能源和合成材料需求增长较快，对石油石化行业提出了日益紧迫的要求，石化行业面临着原油质量下降、成本增加、增产轻质产品、清洁生产和燃料质量升级等诸多现实问题。对于国内现有的炼厂而言，其原油质量、装置结构不可能有太大的变化。在现有条件的基础上，为满足成本、效益、环保等多方面的需要，企业必须要从全厂整体考虑解决方案。因此，炼油企业在解决燃料质量升级时可能有不同的方案选择，对炼化一体化企业来说，还要优化厂内资源，提升一体化程度，满足化工原料优质、低成本的需要。 1、石化企业面临的主要问题 1.1油品与化工原料市场的快速增长
首先是国内石油资源不足，发展国民经济所需的燃料和基本化工原料都需要大量依赖进口。在过去的15年，石油消费年均增长近7%，乙烯消费年均增长16.1%。2006年全年国产和净进口原油合计32251万吨，净进口原油13884万吨，比例达43%，全年加工原油3.065亿吨，同比增长6.3%，生产成品油1.82亿吨，生产乙烯941万吨，同比增长22.2%。即使乙烯工业快速发展，未来几年合成材料依然大量依赖进口。与石化产品需求快速增长形成鲜明对照的是我国石油资源的相对匮乏，据国土资源部最新统计，截至2006年年底，全国石油剩余经济可采储量为20.43亿t。因此，我们必须提高石油资源的有效利用率，炼油企业必须提高石油加工深度，增产优质燃料或化工原料。 1.2汽油质量面临的问题及可能的技术选择
自2000年国内开始逐步改进汽油质量以来，科研单位和企业作出了很大努
力，采用了催化裂化汽油降烯烃、降硫技术，并大量采用MTBE、石脑油重整等措施，降低汽油产品中催化汽油的比例，目前催化汽油比例已经接近80%，使汽油中的烯烃、硫含量大幅下降。目前的GB17930汽油标准要求硫含量不大于0.05%（wt）、烯烃含量不大于35%（v）、苯含量不大于2.5%（v），绝大部分炼厂可以保证汽油质量。但是，即将于2010年实施的国III汽油标准要求硫含量不大于0.015%（wt）、烯烃不大于30%（v），苯含量不大于1%（v），对大多数炼厂而言，必须面对更高的国IV标准要求，即硫含量≯0.005%（wt）、烯烃≯25%（v）或更低。汽油质量解决方案必须考虑从国III到国IV标准的过渡，较好的规划方案应该是一次性按照国IV汽油标准规划方案。
由于我国汽油产品中各调合组分的比例与发达国家差别很大，催化裂化汽油占有很高的比例，重整汽油、烷基化汽油所占比例较小，而且，这种状况将长期存在。因此，汽油质量升级所要解决的硫和烯烃主要是解决催化汽油的问题。一般认为，催化裂化原料中的硫5-10%将进入汽油馏分〔1〕，根据我国炼厂催化原料加氢精制能力很小、二次加工普遍催化裂化能力较大并有渣油焦化的特点，加工低硫原油（含硫0.3%）的炼厂催化汽油硫含量～200ppm，加工含硫0.8%的原油，催化汽油中硫含量约900ppm，因此，汽油质量升级的难点从烯烃转变为硫的问题。催化裂化工艺或催化剂的改进不可能从根本上解决硫的问题，催化裂化原料加氢脱硫由于投资大、运行费用高、现有炼厂条件有限而不可能大规模应用，而且对于加工较低含硫原油的炼厂并不适用，同时，催化裂化装置过度降低烯烃将加剧轻质产品及汽油辛烷值的损失。因此，发展低成本的催化裂化汽油后处理降硫、降烯烃技术或组合技术，将是炼化企业解决汽油质量问题、降本增效的根本途径。
表1、汽油质量升级技术的对比 技术对象 硫 烯烃 技术类型 膜/吸附 加氢精制 加氢精制 催化裂化 效 果 脱硫较好 成熟有效的脱硫技术 有限的效果 缺 陷 膜对重汽油无效/吸附不适合高硫 脱硫率与辛烷值损失成比例 产品收率损失明显 成熟有效的降烯烃技术 烯烃降低幅度与辛烷值损失成正比 仅从当前汽油降低烯烃和硫含量的成熟技术和发展方向看，催化汽油加氢精制应该是炼厂的首选技术，但是，脱硫引起的汽油辛烷值短缺问题将是加氢精制技术需要面临的重大问题。
1.3乙烯裂解原料短缺及其解决方案
国内合成材料消费增长迅速，市场对外依存度接近50%，巨大的化工产品的市场需求，带动化工轻油的总量需求增长较快，但国内化工轻油产量不能满足乙烯产能的扩张需求。据预测，2010年我国乙烯原料需求达到4340万吨，其中需要石脑油（60%）2600万吨，PX产量近800-900万吨，需要石脑油约1000万吨，汽油总需求约6000万吨，按照20%重整汽油预计，汽油质量升级需要石脑油1400万吨，合计石脑油需求5000万吨，2010年原油加工量35000万吨，石脑油产量预计3500-4000万吨，需求缺口很大，即使进口石脑油达到500万吨〔2〕，仍然有150万吨乙烯产能面临停产。乙烯原料供应紧张局面将长期存在，乙烯原料与汽油、PX之间将长期争夺原料。
现有技术的局限性是考虑解决的问题比较单一，如催化裂化的降烯烃催化剂和工艺，可以有效降低汽油烯烃含量，一般会造成：目的产品收率下降、掺渣比下降、成本增加、柴油劣质化，除非采用深度裂化技术，否则将造成汽油辛烷值的损失，为此又发展了多反应区技术，但是，催化裂化技术无法解决汽油硫含量难题。汽油加氢精制技术脱硫容易，但很难保持辛烷值，造成的辛烷值损失将使炼厂生产艰难、辛烷值成本大大增加。因此，企业要在满足清洁油品生产的基本前提下，从技术、全厂成本、炼化一体化等角度综合考虑解决方案，采用先进组合技术是效益最佳方案。
2、催化汽油加氢-烃重组组合技术方案及其特点
为方便比较，假定催化汽油数量100万吨/年、硫含量300ppm、烯烃55%（v）、芳烃16%（v）、苯0.4%（v）、RON 90（MON78）。
C5：烯烃60，RON95，S 50ppm去汽油调合C6：调节产品苯、硫调合汽油或加氢精制稳定汽油稳定塔C7、C8P-3C9+分馏塔选择性加氢反应器重整原料：低硫、低氮、低烯烃富溶剂溶剂再生塔富烷、烯组分加氢抽提塔加氢精制反应器1汽油调合：S 10ppm，烯烃低，RON 98富芳料加氢加氢精制反应器2
图1、最大辛烷值桶模式I
2.1最大辛烷值桶模式
按照图1所示加氢/烃重组组合工艺流程，催化汽油选择性加氢脱除双烯烃，轻汽油硫醇硫被脱除到3ppm以下，总硫含量小于50ppm；C7和C8非芳组分加氢后达到重整原料标准，经过现有重整装置富裕能力加工后调入汽油；C7和C8富芳烃馏分和C9以上汽油经过加氢脱硫，硫含量达到10ppm以下，烯烃基本被饱和，是高辛烷值调合组分。在此模式下，汽油、液化气和氢气收率合计99%，燃料干气1万吨。汽油质量满足国IV标准，辛烷值提高4个单位。进一步生产欧V汽油只需要增加轻汽油脱硫措施。
表2、最大辛烷值桶模式I的组分和产品性质
富芳料
芳烃，%m 烯烃，%m 硫，ppm RON
数量，万吨
50 3 10 94 32
C7+ 非芳料
重整油 50 1 1 95 30
0.3 60 50 95 22
4 55 50 93 12
25-35 22 小于50 94 96
C5+ C6
C6
汽油
芳烃1%，环烷烃22%
/ 0.5 70 34
为了进一步提高汽油辛烷值，在图1所示组合技术原则流程的基础上，将C9以上重组分的非芳烃分离出来作为柴油调合组分，该部分柴油凝点低、十六烷值比催化柴油高。采用这种模式处理催化汽油，汽油、柴油、液化气和氢气收率合计99%，汽油辛烷值可以提高6个单位，低凝柴油生产灵活性增加。
C5：烯烃60，RON95，S 50ppm去汽油调合C6：调节产品苯、硫调合汽油或加氢精制稳定汽油稳定塔C7、C8P-3C9+分馏塔选择性加氢反应器重整原料：低硫、低氮、低烯烃富烷、烯组分加氢富溶剂溶剂再生塔1加氢精制反应器1抽提塔1柴油馏分：低硫、高十六烷值汽油调合：S 10ppm，烯烃低，RON 100富芳料加氢溶剂再生塔2抽提塔2加氢精制反应器2
图2、最大辛烷值桶模式II-低凝柴油
2.2高辛烷值汽油兼顾化工原料模式
炼化一体化企业的乙烯原料面临着资源短缺困难，将高硫、低辛烷值的催化汽油转化为优质乙烯原料是一个低成本、高效益的选择。通过加氢/烃重组组合技术，轻汽油总硫和硫醇硫控制到合理的水平后调入汽油，将催化汽油中C6以上的非芳烃组分分离出来，既可以提高汽油辛烷值，还可以得到烷烃含量70%以上、芳烃含量1% 的石脑油，从石脑油组成特点看，蒸汽裂解三烯收率高、生焦周期长，还具有支链烷烃/直链烷烃比例高、裂解丙烯/乙烯比例较高的优点。采用这种组合工艺模式，C6作为控制汽油硫和苯含量的组分，灵活安排其加工流向。
C5：烯烃50-60，RON92-95，S 50ppm去汽油调合C6：调节产品苯、硫调合汽油或加氢精制稳定汽油稳定塔C7+P-3选择性加氢反应器分馏塔富烷、烯组分加氢乙烯原料：低芳、低烯烃溶剂再生塔抽提塔富溶剂加氢脱烯反应器富芳料加氢汽油调合：S 10ppm，烯烃低，RON 100加氢脱硫反应器
图3、高辛烷值汽油兼产乙烯原料模式
表3、最大辛烷值兼产乙烯原料模式的组分和产品性质
C6+富芳料
芳烃，%m 烯烃，%m 硫，ppm RON
数量，万吨
60 3 10 96 40
组 分 C5 C6混合料
0.3 60 50 95 22
C6 4 55 50 93 0
汽油 30 21 50 95 62
产 品
C6+石脑油
1 0.5 10 / 38
3、催化汽油加氢/烃重组模式的技术经济评价
在炼厂汽油主要调和组分中，催化裂化汽油辛烷值低、硫含量高、烯烃高，是一种量大质劣的汽油，是汽油质量升级的主要障碍。经过加氢/烃重组模式加工处理催化汽油，即提高了汽油产品质量，又可以考虑增产国内严重不足的石脑