催化裂化汽油微波选择性加氢脱硫的基础研究

随着环保要求的提高，车用燃料标准日趋严格，要求燃料中的硫含量越来越低。我国商品汽油的80 %来自FCC汽油，其硫含量远远超标，因此FCC汽油脱硫是我国目前生产清洁油品的关键。传统汽油加氢脱硫技术虽然可以成功脱硫，但其能耗高，汽油辛烷值损失较大或收率较低。本项目利用微波的穿透性、瞬时性和对极性分子选择性加热的特点，结合电磁场数值模拟技术开发用于FCC汽油加氢脱硫的连续微波化学反应系统；并研究不同反应条件下微波加热对脱硫效率和选择性的影响；考察微波对烯烃和辛烷值的影响。本项目不仅从理论上建立了加氢脱硫的微波诱导催化新方法、新工艺，而且利用微波选择性脱硫来减少副反应、降低能耗，有望解决FCC汽油深度加氢脱硫的同时保持汽油辛烷值和收率的难题，对提高炼厂经济性和生产清洁油品具有重要的现实意义。

随着环保要求的日益提高，世界各地对汽油的标准日趋严格，要求其中的硫含量越来越低。我国商品汽油的80%来自催化裂化（FCC）汽油，其硫含量远远超标，因此FCC汽油加氢精制技术是目前清洁汽油生产的关键。传统的汽油加氢脱硫技术存在能耗高、汽油辛烷值损失大、收率低等问题。本项目利用微波的穿透性、瞬时性和对极性分子选择性加热的特点，采用实验与数值模拟相结合的方法，开发了两代微波连续加氢脱硫反应器，并在此基础上建立了微波连续加氢脱硫体系。结果表明，改进的反应器R2比第一代设计的反应器R1具有更强和分布更为均匀的电磁场，其加氢脱硫效果也得到了提高，提高幅度可达5%。.本项目对噻吩模型化合物和FCC汽油分别考察了工艺条件对加氢脱硫效果的影响，获得了如下脱除规律：①提高反应温度，脱硫率大大提高，如对噻吩，实验温度从180升高到280 ℃时，脱硫率从36%提高到98%，所得产物中的噻吩含量为3.9 ppm，远远低于目前要求的国Ⅳ标准；②随操作压力提高，脱硫率大幅提高；③随氢油比提高脱除率反而降低，这是因为氢油比越大，氢气分压越高，原料的分压越低，从而不利于加氢反应的进行；④随空速增大，停留时间降低，脱硫率有所降低；⑤随微波功率的升高脱硫率升高，但当微波功率超过2.0 kW后脱硫率反而有所降低，这一方面可能是因为同轴不能传输大功率，另一方面微波产生的高频变化电磁场的强烈震荡作用反而不利于反应的进行。.在微波作用下，反应温度250～270 ℃，压力2 MPa，氢油比150:1～200:1（v/v），重时空速1.5～2.5 h-1，微波功率为1.4～2.0 kW时，FCC汽油脱硫率可达93%以上，高于常规条件5~15个百分点，收率在98.5%以上，辛烷值不但没有损失，还略有提高，展示了微波作用的优势。.通过对硫含量和硫化物组成进行分析，初步推断出在微波辐照下，噻吩加氢脱硫可能存在两种机理：①噻吩C-S-C键在微波高频电场作用下直接脱硫路径；②噻吩微波加氢路径。对FCC汽油微波作用后产生了更多的四氢噻吩，进一步验证了加氢路径这一机理，此外研究还发现微波对烷基取代的噻吩和苯并噻吩具有更好的脱除效果，这是由这些物质本身的电负性决定的。.通过对有无微波场时汽油的HDS所产生的气体进行分析，HDS过程中产生了小分子的烃类，表明发生了一定的裂解反应。