探析辛烷值恢复催化剂及其应用

2022-10-11

随着当今机械工艺的不断发展, 汽油的应用变得越来越广泛。特别是在交通运输行业中, 汽油成为了各种交通工具发动的主要能源, 对汽油生产工艺的改进成为了当今相关领域研究的主要方向。在可持续发展理念的影响下, 对汽油生产工艺中的加氢脱硫处理成为了重点关注的项目, 而在加氢脱硫处理的过程中, 往往会在不同程度上降低辛烷值的含量。因此, 本文所讨论的重心为辛烷值的恢复, 通过对不同催化剂应用的分析, 来研究辛烷值恢复工艺在我国汽油生产工业中的发展水平。

一、辛烷值在汽油中的作用及其恢复的意义

之所以辛烷值会成为衡量汽油质量高低的重要指标, 是因为在标准的汽油燃料当中, 主要由正庚烷以及异辛烷两种有机物组成。正庚烷在高温条件下, 十分容易发生自燃, 并且在燃烧时会出现较为剧烈的震动现象, 降低发动机引擎的工作效率, 甚至还有让缸内活塞破裂的可能。而异辛烷则对燃烧时所产生的震动现象有很好的抑制作用, 可以让汽油的燃烧更充分, 发动机的工作效率更高。一般将正庚烷以及异辛烷混合到一起组成汽油的混合液, 混合液中所含异辛烷的质量分数即为汽油的辛烷值。因此, 汽油的辛烷值越高, 汽油的质量也就越好, 能够起到更好的燃烧抗震作用, 发动机的工作效率也将得到更好的提升。比如说如今常见的97#汽油以及93#汽油, 其辛烷值就分别为97与93, 而97#汽油的质量比93#汽油要好得多。目前, 我国十分常见的传统二冲程外侧引擎在运行过程中所需要的汽油, 其辛烷值必须达到70以上, 否则将难以实现引擎的有效工作。

而在当今可持续发展的生态工艺发展理念影响下, 汽油在生产过程中通常会进行脱硫处理, 脱硫的过程可能会使辛烷值有所降低, 为了保证汽油的质量, 就需要进行相应的辛烷值的恢复处理。一般发动机如果使用辛烷值含量较高的汽油, 那么燃烧就会更加充分, 发动机的工作效率也更高, 从经济角度来说可以节约汽油能源, 减少用户的在能源使用上的花费。因此, 辛烷值恢复在汽油的生产工艺中具有十分重要的现实意义, 值得相关领域的学者的重点研究。

二、几类常见的辛烷值恢复催化剂与应用分析

目前, 可用于提高辛烷值的物质非常多, 比如说甲基叔丁基醚、四乙基铅、甲基环戊二烯三羧基锰等物质都能起到很好的提高汽油辛烷值的效果。在传统的汽油生产上, 主要使用氧化铝来实现辛烷值的恢复, 但随着当今对脱硫要求的逐渐提升, 传统的氧化铝催化剂对于汽油的生产并不是非常适合。因此, 在当今实际的工业生产过程中, 汽油的辛烷值恢复往往会和脱硫反应结合到一起进行考虑, 所选用的催化剂不仅具有保证汽油辛烷值不受大幅度影响的效果, 并且还能够对汽油中的硫进行深度脱除, 达到保护环境的目的。在目前, 主要有三类催化剂可以符合当今的汽油生产需求, 在达到脱硫目的的同时, 让汽油的辛烷值可以不受到大幅度的影响, 让汽油仍然能够具有较好的抗震爆能力。

1. RSDS类别的催化剂

这类催化剂是由我国自主研发的一类具有较好脱硫与辛烷值恢复效果的催化剂, 在国内得到了较为广泛的应用。目前的RSDS催化剂包括了RSDS-1、RSDS-21以及RSDS-22等几种类型, 其中RSDS-1是最为原始的一类。经过研究分析发现, 在使用RSDS-1催化剂进行加氢脱硫处理时, 当汽油中的硫下降80μg/g左右, 那么对应的辛烷值会降低0.5左右。这种催化剂可以满足当今主流的发动机对辛烷值的要求, 在达到了脱硫目的的同时, 辛烷值并不会发生很大程度上的降低。而DSDS-21以及RSDS-22催化剂则是在RSDS-1的基础上, 针对于特殊类型汽油的加氢脱硫工作而研发出来的高脱硫活性以及高脱硫选择性的催化剂。经调查发现, 这两类催化剂和RSDS-1相比, 在活性以及选择性上都提高了许多, 可以起到更好的辛烷值恢复作用。通常RSDS的第二代催化剂可以将硫含量降低到7μg/g的同时, 让研究法辛烷值只降低0.4个单位左右。

2. FGH类别的催化剂

FGH类别的催化剂也是由我国自主研发的, 目前较为常见的有FGH-11以及FGH-20两种类型。其中, FGH-11在我国国内的应用范围十分广泛, 其活性组分主要是Mo-Co, 催化剂氢能力很强, 十分利于辛烷值的恢复。经过应用试验发现, FGH-11在脱硫加氢过程中, 可以达到85%以上的脱硫率, 并且研究法辛烷值的降低量在0.5以下。由于FGH类别的催化剂具有很好的再生性能, 再生后的脱硫率可以达到95%左右, 并且研究法辛烷值的降低不超过1.0个单位, 因此这种催化剂在我国得到了越来越多原油生产加工企业的亲睐, 在当今的市场环境中, 不仅具有良好的脱硫性能以及辛烷值恢复能力, 并且在经济效益方面也具有独特的优势。

3. RT-225类别的催化剂

RT-225催化剂是国外多家企业联合研发的一种加氢脱硫的催化剂, 在国际上有着较为广泛的应用水平。这种催化剂的主要活性物质也是Mo-Co, 但所采用的是高分散的催化体系, 适合SCANfining脱硫工艺。这类催化剂的金属含量相对来说非常低, 在反应过程中不会影响到加氢脱硫反应的活性中心, 在实际的加氢脱硫处理过程中, 可以既实现深度脱硫, 又保留原有的辛烷值。经调查研究发现, 采用RT-225催化剂, 可以让硫含量在500μg/g以下的汽油, 实现97%左右的脱硫率, 并且辛烷值的降低值保持在1.2左右。而对于硫含量在1200μg/g左右的汽油, RT-225催化剂所能起到的脱硫效率相对来说要低一些, 通常脱硫率可以达到80%以上, 并且研究法辛烷值的降低不会超过1.5个单位。

总体来说, 在目前, 辛烷值恢复催化剂主要采用的是具有芳构化、异构化或者烷构化性能的分子, 来让辛烷值在加氢脱硫的过程中不会受到太大的影响。经过汽油生产工艺的不断发展, 目前已经将单纯的选择性加氢脱硫技术转变为加氢脱硫-辛烷值恢复技术, 将对辛烷值的控制考虑到汽油的生产之中, 让辛烷值恢复催化剂能够发挥更大的作用, 从而让汽油的质量得到很大程度上的提升。

结束语

虽然说当今有越来越多的新能源被开发使用, 但汽油仍然是人们的日常生活出行中必不可少的一类能源, 占据了相当重要的地位。为了实现能源的可持续利用, 提高汽油的利用率是当今相关领域的重点研究课题。而辛烷值较高的汽油, 相对来说质量也更好, 更容易得到有效的利用, 因此, 辛烷值的恢复是如今汽油生产企业中提高汽油质量的主要切入点。在一般情况下, 辛烷值恢复催化剂具有加氢脱硫以及保持辛烷值等多重作用, 目前的几种主流辛烷值恢复催化剂, 都比较适应当今的汽油生产需求。随着对辛烷值恢复研究的不断深入, 我国的汽油生产水平将会实现巨大的飞跃。

摘要：当今所使用的汽油中, 辛烷值含量的高低代表着汽油质量的好坏, 辛烷值含量越高, 那么汽油的质量也就相应越好。本文以理论结合实例分析的方法, 对辛烷值恢复的概况进行了简介, 并了解了几类较为常见的辛烷催化剂, 对其应用特点进行了分析, 提出了辛烷值恢复催化剂应用的发展特点与展望, 为我国汽油化工行业生产水平的提高提供了理论上的研究依据。

关键词：辛烷值恢复,催化剂,加氢脱硫,汽油化工