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Himsl D M, Schwarzer H C, Reimann W, Mueller G, Rakoczy R A. 下一代柴油脱蜡技术和先进低温流动性处理的经济效益[J]. 工业催化, 2018,26(9): 85-87.   
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下一代柴油脱蜡技术和先进低温流动性处理的经济效益
Himsl D M, Schwarzer H C, Reimann W, Mueller G, Rakoczy R A
     

为了减少对气候、环境以及人类的不良影响, 在过去几年中机动车尾气排放法规中断了进一步发展。对于个人、公共交通和货物运输而言, 内燃机驱动的车辆仍是交通运输的主体。与奥托型汽油发动机相比, 柴油型发动机效率更高, 使用更普及。在道路和海上运输中, 柴油机在未来依然是车辆和船舶的主要地位。

对于个人交通而言, 除了欧盟区, 汽油机动车辆依然是地面交通工具的首选。由于发动机技术和燃料特性的影响, 柴油发动机比燃烧汽油的奥托型发动机在废弃排放方面更为复杂。氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氢化合物(HC)和颗粒物质(PM)的排放必须通过燃料规格、发动机技术和废气处理加以控制。

1 炼油厂调整燃料规格以遵循法律规范

值得关注的是, EN ISO 590标准规定了超低硫柴油(ULSD)的规格, 包括调节物理和化学特性以达到最佳燃烧性能的规格以及在寒冷气候条件下低温流动性的规格。主要指标包括冷滤点(CFPP)[1]和浊点(CP)[3], 也会对倾点(PP)[3]做出规定。

科莱恩在中间馏分流动改进剂(MDFI)和降凝添加剂(WASA)等调整低温流动性(CFP)的解决方案方面有着近40年的丰富经验。DODIFLOW® 和DODIWAX® 系列是业内公认的调整低温流动性的有效添加剂。此外, 科莱恩还提供诸如抗凝改进剂(WAFI)之类的解决方案。科莱恩的HYDEX® 系列作为可在现有装置中进行的简易解决方案, 为现有的柴油加氢处理器增加了催化脱蜡功能, 是单独的脱蜡操作单元提供的独立解决方案。

为了优化运营, 特别是对于聚焦柴油燃料、家用燃料油和喷气燃料的炼油厂, 这些燃料产生的大部分中间体都会被送入柴油加氢处理装置。除了轻质馏分, 其他都会对低温流动性和其他规格产生严重的负面影响。所用原料混合油的馏程比纯柴油的馏程大得多。

轻馏分可以直接用于改善低温流动性。重馏分能够调节密度, 以作为密度调节混合组分用于较重的燃料油(有时称为通量)。图1显示了一个典型的馏分油加氢处理的流程方案, 图2展示了使用这一方案产生的产品分布情况。

图1

图2

在进行了一系列以加氢脱硫为主要目的的操作之后, 会出现另一个结果就是产品分布。如果使用之前提到的进料分组, 就能得到优于要求标准的低温流动性。结合脱硫(HDS)、脱氮(HDN)、芳烃饱和(ASAT)和烯烃饱和(OSAT)的氢化过程, 虽然密度能够得到降低, 但低温流动性却受到了影响(图3)。

图3

值得关注的是, 浊点可以通过降低初沸点和终沸点进行下调。通过调整柴油产品分馏点, 两用煤油会转化为柴油产品。这种柴油产品在最糟的情况下, 会残留很大一部分重馏分(图2)。

在最后的柴油混合和添加其他混兑组分的阶段, CFP和中间馏分流动改进剂被用于调整最终的冷滤点。很多情况下, 十六烷值和润滑性也需要进行调整。科莱恩的DODILUBE® 和DODICETTM添加剂能够协助调整。图4显示了催化脱蜡层作为嵌入层夹在加氢脱硫催化剂之间。这种解决方案为调整低温流动性提供了一定的灵活度。

图4

在这种情况下, 可以在柴油产品中加入含量更高的重馏分油。在脱蜡过程能够抵消重馏分油对低温流动性产生的负面影响, 同时减少产生的两用煤油(图5和6)。因此, 产生额外的石脑油(粗石脑油)和天然气会损失煤油和柴油的收率。

图5

图6

2 新的脱蜡解决方案

从图7收率角度能够看出联合脱蜡法的卓越效果。在馏分油的加工过程中, HYDEX® G的脱蜡苛刻度降至最低要求, 最后通过定制的DODIFLOW® /DODIWAX® 配方将冷滤点调至所需水平。降低HYDEX® G的脱蜡苛刻度更便于操作, 有利于保持整体的氢气平衡。

图7

当炼油厂面对当下日益严峻的低质量原油转换挑战。一项有关HYDEX® G 和DODIFLOW® 的使用联合方案近期在运营层面上已初步完成, 目前正在评估获得的数据。

此外, 我们还启动了一项研发计划, 希望在馏分油脱蜡过程中加入新的脱蜡催化剂, 经过对多种材料的筛选, 得到了一种独特的脱蜡催化剂, 能够提供更优化的柴油收率和煤油馏分。经过实验显示, 这种催化剂能够更显著改善低温流动性, 同时带来更高的收率。图8显示了从含有超过质量分数20%正构烷烃的馏分油中观察到的一小段数据。

图8

3 新一代HYDEX® E已蓄势待发

嵌入式脱蜡在应用HYDEX® G的情况下, 尤其在苛刻造作条件下(高脱蜡床温度, 浊点大幅降低), 脱蜡层排出的废液并非完全不含烯烃(图9)。应用HYDEX® E可降低密度, 以实现2%的最小体积膨胀。通过常规方法计算[4], CI可提高3个点。在芳烃分布方面, HYDEX® E能够将多环芳烃转化为单芳烃。

图9

4 结 论

催化脱蜡和低温流动添加剂已经成为一种有效的方法, 能够改善低温流动性各方面的特性。这种方法能够帮助世界各地的炼油厂最大化收率和高价值馏分, 减少优质产品库存, 增加利润, 具备巨大的商业价值。随着HYDEX® E的推出可进一步优化柴油收率, 并得到高硫含量和重质原油原料, 同时减少大部分有害副产物的形成, 提供更高的成本效益, 促进可持续性发展。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 美国材料与试验协会, ASTM D6371. [本文引用:1]
[2] 美国材料与试验协会, ASTM D5773. [本文引用:1]
[3] 美国材料与试验协会, ASTM D5949. [本文引用:2]
[4] 美国石油学会. 技术数据手册——炼油. 6版. 1997. [本文引用:1]