S Zorb 装置辛烷值损失大原因的分析与措施

周 欢，齐万松，李宏勋

（中国石化洛阳分公司，河南 洛阳 471012）

1 现状概述

2019 年4 月，中石化洛阳分公司S Zorb 装置进行扩能改造，由原150 万吨/年扩能至180 万吨/年。2019 年6 月22 日，引入催化稳汽，吸附剂再生系统运行正常，精制汽油硫含量控制在5mg/kg。开工运行一段时间后，出现精制汽油辛烷值损失较大的现象，影响了装置的效益。该装置2019 年7 月辛烷值化验分析结果如表1 所示。

表1 辛烷值损失化验分析

通过表1 可看出，7 月1 日至7 月16 日，该装置精制汽油辛烷值损失较大，平均辛烷值损失达到1.34 个单位，增加了装置的生产成本。

2 影响辛烷值原因分析

进料汽油辛烷值较高的主要原因是汽油中的烯烃比例高，如何保持装置精制汽油中的烯烃占比就成为制约辛烷值损失小的关键措施。

S Zorb 吸附脱硫技术中主要有烯烃加氢饱和反应和烯烃异构化反应，而烯烃通过加氢饱和形成烷烃后，会大大降低精制汽油的辛烷值，因此降低精制汽油辛烷值的损失的关键，为抑制烯烃加氢饱和反应，加大汽油在反应器内的加氢异构化反应。

3 烯烃加氢饱和反应

烯烃加氢饱和的反应是强放热反应，通过增加反应温度可有效抑制减少此反应的发生，若反应器内发生大量的烯烃加氢反应后，反应器温度将会显著升高，耗氢量也会增大。而随着反应器出口温度的升高将会抑制烯烃加氢反应的进行，这是一个自我调节过程[1]。总体来讲，烯烃加氢饱和反应是S Zorb 装置脱硫过程中不希望发生的副反应，应尽可能通过反应压力、反应温度、氢油比、质量空速、再生持硫率等参数抑制或减少其发生。

3.1 反应压力

反应压力对硫的吸附速率和烯烃加氢均有影响，烯烃通过加氢饱和形成烷烃的反应是体积减少的化合反应，增加反应压力将促使氢分压增加，使烯烃加氢的速率增加快速形成烷烃，导致精制汽油中的烯烃占比减少，增加辛烷值损失。降低反应压力会减少辛烷值的损失，同时也会带来精制汽油硫含量的上升，需要在保证脱硫率和辛烷值损失之间寻求平衡。

3.2 反应温度

受反应动力学控制，提高反应器出口温度到426℃时，脱硫反应速率也会相应增加，超过426℃时，受反应动力学控制，脱硫率将会下降。在操作温度399～438℃范围内，烯烃加氢和辛烷值的降低会随温度的升高而降低[2]。介于烯烃通过加氢饱和形成烷烃的反应是放热反应，反应器的温度升高会抑制此反应的进行，由于反应器的温度升高会使烯烃加氢反应减少，反应温升的幅度范围也随着反应器温度升高而减小。

3.3 氢油比

氢油比是指进料汽油和装置循环氢的比值，Zorb 装置采用摩尔氢油比，在系统压力不变的情况下，增大氢油比可以抑制吸附剂上的结焦，但是会增加烯烃加氢饱和形成烷烃的速率，从而增大辛烷值的损失，降低氢油比可以减少辛烷值的损失，但会增加吸附剂上的结焦。

3.4 质量空速

质量空速在S Zorb 装置中是指进料量与反应器内藏量的比值，增加反应器内的吸附剂藏量可以降低质量空速，降低质量空速后可以提高脱硫率。而增大质量空速则可以降低烯烃加氢饱和形成烷烃的反应速率，使辛烷值损失降低，但精制汽油硫含量会升高。与辛烷值相比，质量空速对精制汽油硫含量控制影响更大。

3.5 再生剂的持硫率

在S Zorb 实际生产中，主要通过再生剂的持硫率来调整吸附剂的活性，吸附剂硫差也是制约辛烷值损失和脱硫率的重要因素之一。通常情况下，吸附剂的硫含量，其活性越高，烯烃加氢反应的程度也就越大。在保证精制汽油硫含量合格的前提下，尽可能提高再生剂的持硫率来降低汽油的辛烷值的损失。

不同操作参数对辛烷值的影响见表2。

表2 优化前装置关键参数

由表2 发现，7 月8 日与7 月4 日和7 月1日的操作相比，循环量没有大幅波动，提高了30t/h 进料量后，氢油比由0.22 下降至0.18。7 月16 日对比7 月12 日，进料量提至190t/h 后，部分关键参数基本相似，但反应器出口温度比7 月12 日多了9℃，辛烷值少损失0.5 个单位。

4 优化措施

针对加氢反应引起汽油辛烷值损失较大的原因，该装置从反应温度、质量空速、再生剂持硫量等方面采取优化措施：

1） 反应压力。依据目前全厂的原油加工计划，每周会定期切换高低硫原油，无法保证单一性质原油稳定运行，降低反应压力会增加硫含量上升，相比于辛烷值，保证硫含量的平稳更加具有意义。

2） 提高反应温度。将加热炉出口温度由410℃提高至420℃。反应器出口温度控制在427℃～432℃以下，反应器床层温升控制在5℃左右。

2） 增大质量空速。反应器的吸附剂藏量由33t 卸剂至25t，减缓烯烃加氢饱和形成烷烃的反应速率，使辛烷值损失降低。

3） 提高再生剂载硫量。通过调整再生系统操作，将再生剂持硫量由6.8%降为8.26%，但要在辛烷值损失与产品硫中间寻找平衡点[3]。

优化装置操作参数后，辛烷值的变化见图1、表2。

图1 优化后再生剂/辛烷值损失

表3 优化后装置关键参数

5 结论

2019 年7 月23 日采取优化措施后，汽油辛烷值损失得到良好的控制。操作优化调整后，辛烷值损失平均下降0.58 个单位，有效地降低了精制汽油的辛烷值损失，提高了装置的经济效益。