正辛烷再生柴油脱硫剂XS-1工艺研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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1.1 课题背景研究

随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快,柴油的需求量越来越大,但柴油燃烧后产生的废气对环境的危害也日益严重。废气中的SOx、NOx 和颗粒物不仅会造成酸雨,还会破坏臭氧层;研究表明柴油中的硫对NOx 和颗粒物的产生有明显的促进作用,而且NOx 和颗粒物都可使人体致癌,它们对人类和环境的危害很大。因此,柴油的低硫化受到世界各国的普遍关注[1]。由已经出台的欧美各国柴油环保法规来看,限制硫和多环芳烃的含量是生产清洁柴油的关键问题。对欧盟于2009年1月1日起开始执行燃料油中硫的质量分数小于10ppm的标准。我国从2011年7月1日要求柴油中硫含量降至350ppm以下。2015年后我国将要全面实施国Ⅳ柴油标准,要求硫含量降至50g/g以下;在近期发布第五阶段车用柴油标准,即柴油中的硫含量不大于10g/g,过渡期至2017年底。柴油升级至欧Ⅴ标准后,对柴油车的动力性能影响微乎极微,却可明显降低柴油机的PM排放,对控制颗粒物的排放效果明显[2]。因此,面对欧Ⅴ柴油标准以及我国原油的高硫化、劣质化趋势,如何经济合理的生产欧Ⅴ柴油成为炼油及石化企业当下必须应对的棘手问题。

1.2 柴油脱硫技术研究进展

柴油中的硫化物[3]包括有机硫和无机硫。无机硫(元素硫、硫化物等)的含量较低,相对容易脱除;有机硫主要包括硫醇、硫醚、噻吩、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)及其烷基衍生物,其中噻吩类含硫化合物占柴油总硫的80%以上,苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩类的70%以上,因此柴油脱硫的关键在于如何有效地脱除噻吩类含硫化合物,尤其是对4,6-二甲基苯并噻吩(4,6-DMDBT)的脱除。

柴油深度脱硫的途径有:开发能有效脱除4,6-DMDBT的新HDS催化剂;优化反应条件,设计新型反应器以提高HDS反应效率;开发新的柴油脱硫处理方法。总之,设计新的深度脱硫的方法以能更有效地脱除4,6-DMDBT等难分解的噻吩类化合物为一个衡量标准。为了能生产出超低硫的清洁柴油,可以考虑将几种脱硫方法结合起来使用。

根据油品所含硫化物的特点,可采用不同的物理或化学方法进行脱硫处理。目前加氢、萃取、催化氧化、吸附脱硫[4]、生物脱硫等技术是常用的柴油深度脱硫技术。

1.2.1加氢脱硫法

传统的加氢脱硫是在高温条件(300~340℃)和氢气(1~10MPa)下,经过合适催化剂的催化作用将柴油中难以脱除的有机硫化物中的C-S键断裂,转化容易脱除的硫化氢组分,然后再将硫化氢用化学方法除去[5]。工业上油品加氢深度脱硫的方法主要有以下三种:

(1)选择性HDS:该技术通过抑制催化剂加氢中心的活性减少对烯烃的加氢饱和,使大部分高辛烷值的烯烃得到保留,防止辛烷值的损失;

(2)异构化和烷基化HDS[6]:该技术首先对有机硫进行深度脱除,烯烃同时被加氢饱和,然后再通过异构化和烷基化将低辛烷值化合物(直链和短链烷烃)转化为高辛烷值化合物(支链和长链烷烃);

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