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我國(guó)車(chē)用汽油原料以烯烴和硫含量高的催化裂化汽油為主，利用常規(guī)的脫硫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加工會(huì)導(dǎo)致辛烷值損失大、裝置能耗高、加工成本高等問(wèn)題。如何既實(shí)現(xiàn)汽油超深度脫硫，又能盡可能減少產(chǎn)品辛烷值損失？這成為長(zhǎng)期困擾我國(guó)汽油質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵難題。中國(guó)石化生產(chǎn)超低硫清潔汽油的核心技術(shù)——催化裂化汽油吸附脫硫(S Zorb)技術(shù)，主要用于催化裂化汽油全組分脫硫，具有脫硫深度高、氫耗低、辛烷值損失少等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了這一難題。本版推出專題，展示中國(guó)石化各企業(yè)在推進(jìn)S Zorb技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用等方面的實(shí)踐。

本版文圖由 宋 燁 陳子佩 徐 莉 黃福榮 王 磊 倪前銀 林愛(ài)釵 張 勝 孫同根 劉天波 馬加壯 孫麗顏 張 偉 韓橋昆 黃敏清 何繼強(qiáng) 提供

石科院：自主創(chuàng)新技術(shù) 助推汽油質(zhì)量升級(jí)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)持續(xù)快速推進(jìn)以實(shí)現(xiàn)超低硫?yàn)橹饕繕?biāo)的汽油質(zhì)量升級(jí)，嚴(yán)格限制汽油中的硫含量。21世紀(jì)初，我國(guó)沒(méi)有一家公司能夠掌握成熟的深度脫硫技術(shù)。缺少關(guān)鍵核心技術(shù)，汽油質(zhì)量升級(jí)只會(huì)成為“空中樓閣”。

作為國(guó)內(nèi)主要的成品油生產(chǎn)商和供應(yīng)商之一，中國(guó)石化面對(duì)國(guó)家重大需求勇挑大梁，2005年起，在收購(gòu)的美國(guó)康菲公司催化裂化汽油吸附脫硫（S Zorb）技術(shù)基礎(chǔ)上，依托旗下石科院持續(xù)開(kāi)展自主創(chuàng)新，聚焦工業(yè)吸附劑關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展基礎(chǔ)研究并取得核心突破，持續(xù)練強(qiáng)內(nèi)功、攻堅(jiān)破題。

從無(wú)到有填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白

工業(yè)吸附劑關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外企業(yè)壟斷，已有技術(shù)運(yùn)行周期僅能滿足煉化企業(yè)實(shí)際需求的十分之一，脫硫技術(shù)劑耗大且能耗高、辛烷值損失大……一只又一只“攔路虎”擋在了石科院研發(fā)團(tuán)隊(duì)的面前。

2009年，石科院依托中國(guó)石化“十條龍”科技攻關(guān)模式，與燕山石化、高橋石化、催化劑公司開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，向“攔路虎”發(fā)起挑戰(zhàn)。

面對(duì)業(yè)內(nèi)對(duì)汽油質(zhì)量升級(jí)自主技術(shù)的迫切需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)立下軍令狀：在2010年3月底前攻克S Zorb關(guān)鍵核心技術(shù)，并在催化劑南京分公司建成千噸級(jí)S Zorb吸附劑工業(yè)生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)S Zorb技術(shù)關(guān)鍵核心催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)。

在中國(guó)石化科技部、煉油事業(yè)部的支持下，石科院與催化劑南京分公司加班加點(diǎn)、緊密配合，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采取“邊研究、邊設(shè)計(jì)、邊建設(shè)、邊完善、邊生產(chǎn)”的方式，從技術(shù)原理入手尋求突破。石科院研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的脫硫技術(shù)大多是利用氫解、裂化的原理，通過(guò)與汽油中的硫元素發(fā)生反應(yīng)，生成硫化氫而達(dá)到脫硫目的，存在辛烷值損失大、裝置能耗高等問(wèn)題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)大膽創(chuàng)新，決定改為利用吸附作用的原理來(lái)脫除催化裂化汽油中的硫元素。

依托以氧化鋅和鎳為主要活性組分的FCAS系列專用脫硫吸附劑，S Zorb技術(shù)可以將催化裂化汽油中的含硫化物吸附在催化劑上，實(shí)現(xiàn)催化裂化汽油中硫元素的高效脫除。如果將含有硫元素的催化裂化汽油比作一堆混入了鐵釘?shù)哪拘?，那么脫硫催化劑就好比一塊電磁鐵，可以將“鐵釘”（硫元素）從“木屑”（催化裂化汽油）中吸到自己身上，從而有效降低“木屑”中“鐵釘”的含量。同時(shí)，S Zorb技術(shù)還可以將吸附了硫原子的吸附劑連續(xù)地輸送到再生器中進(jìn)行再生，從而保持催化劑的脫硫活性。也就是說(shuō)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)會(huì)將吸滿了“鐵釘”的“電磁鐵”輸送到再生器中，讓電磁鐵在再生器中丟下身上已經(jīng)吸附的“鐵釘”，繼續(xù)回到木屑堆中吸附其他“鐵釘”，以這樣巧妙的方式實(shí)現(xiàn)了超低硫汽油的連續(xù)生產(chǎn)，大幅延長(zhǎng)了裝置的連續(xù)運(yùn)行周期。

突破關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí)，建設(shè)與設(shè)計(jì)工作也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。僅用12個(gè)月，中國(guó)石化就建成了多功能吸附劑的生產(chǎn)線并生產(chǎn)出第一批合格產(chǎn)品，完成了國(guó)外專家眼中“不可能完成的任務(wù)”。

2011年11月24日，S Zorb脫硫吸附劑國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目通過(guò)鑒定。業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)定，中國(guó)石化S Zorb技術(shù)打破了國(guó)外技術(shù)的封鎖和壟斷，填補(bǔ)了行業(yè)空白，為我國(guó)油品質(zhì)量升級(jí)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

升級(jí)迭代創(chuàng)新步伐不停

百尺竿頭，更進(jìn)一步。石科院的科技工作者未因階段性的勝利而停下研發(fā)的腳步。面對(duì)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的難題，以及市場(chǎng)對(duì)于清潔汽油長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)的需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)S Zorb技術(shù)持續(xù)升級(jí)迭代。

2013年，面對(duì)加工高硫原料汽油等復(fù)雜工況下吸附劑易失活“罷工”的問(wèn)題，S Zorb技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了高穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)組元，并自主研發(fā)了新一代專用脫硫吸附劑——高活性穩(wěn)定性吸附劑FCAS-II。與國(guó)外同類(lèi)吸附劑相比，F(xiàn)CAS-II吸附劑的劑耗能降低50%以上，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)苛刻工況條件下的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，保障了清潔汽油的穩(wěn)定生產(chǎn)供應(yīng)。

自2015年起，為滿足國(guó)6汽油質(zhì)量升級(jí)需求，S Zorb技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)基于分子煉油理念，創(chuàng)造性地將深度脫硫和烯烴定向轉(zhuǎn)化耦合，開(kāi)發(fā)出適用于國(guó)6標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)的多功能吸附劑，與常規(guī)脫硫技術(shù)相比，辛烷值損失可減少60%，“一箭三雕”解決了催化裂化汽油超深度脫硫、烯烴含量降低和辛烷值保持的難題。

2017年，中國(guó)石化與克萊恩公司達(dá)成技術(shù)合作協(xié)議，向克萊恩公司許可專用脫硫吸附劑生產(chǎn)工藝，完成了向發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)出口創(chuàng)效。

十余年來(lái)，伴隨著我國(guó)汽油質(zhì)量快速升級(jí)的步伐，研發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)對(duì)S Zorb技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，相繼研發(fā)出原料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品組成可調(diào)節(jié)、辛烷值損失小、穩(wěn)定性高的FCAS系列工業(yè)吸附劑，并實(shí)現(xiàn)工藝、工程、控制和裝備的創(chuàng)新，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能環(huán)保汽油吸附脫硫成套技術(shù)，助推我國(guó)汽油質(zhì)量綠色升級(jí)步入又穩(wěn)、又省、又快的“高速公路”。

載譽(yù)全球獲得國(guó)際認(rèn)可

前行有聲，歲月無(wú)言。十余年來(lái)，S Zorb吸附脫硫技術(shù)經(jīng)歷了引進(jìn)吸收、創(chuàng)新突破、跨越領(lǐng)跑三個(gè)階段，2022年S Zorb吸附劑國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已達(dá)100%。

2020年，S Zorb技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)海外許可，與石科院自主研發(fā)的渣油加氫技術(shù)、MIP技術(shù)共同中標(biāo)某公司PMB石油化工項(xiàng)目二期工程，建成后原油加工能力將達(dá)每年1000萬(wàn)噸。

今年4月，石科院S Zorb技術(shù)核心專利“一種脫硫催化劑、其制造方法及其應(yīng)用”在日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展上斬獲金獎(jiǎng)。

未來(lái)，S Zorb技術(shù)將在“一帶一路”沿線國(guó)家發(fā)光發(fā)熱，為中國(guó)石化開(kāi)拓?zé)捇夹g(shù)國(guó)際市場(chǎng)、打造良好國(guó)際商譽(yù)作出突出貢獻(xiàn)。

燕山石化：生產(chǎn)清潔油品助力首都“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”

2007年6月4日，中國(guó)第一套S Zorb裝置在燕山石化成功投產(chǎn)，生產(chǎn)出硫含量小于10ppm的清潔汽油，標(biāo)志著我國(guó)煉油技術(shù)已經(jīng)接近發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，用10年時(shí)間走完了發(fā)達(dá)國(guó)家20年的油品升級(jí)之路。

依托這套裝置，燕山石化圓滿完成了2008年北京奧運(yùn)會(huì)清潔汽油的生產(chǎn)保供任務(wù)，兌現(xiàn)了我國(guó)向世界作出的“綠色奧運(yùn)”莊嚴(yán)承諾。

此后，燕山石化在引領(lǐng)我國(guó)油品清潔化的道路上勇當(dāng)先鋒。2008年，燕山石化實(shí)現(xiàn)京標(biāo)4汽油生產(chǎn)；2012年6月初，實(shí)現(xiàn)京標(biāo)5汽油生產(chǎn)。2013年10月24日，第二套120萬(wàn)噸/年S Zorb裝置成功投產(chǎn)，汽油加工能力進(jìn)一步增強(qiáng)，為保障北京市京標(biāo)5油品長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)作出了突出貢獻(xiàn)。

近年來(lái)，北京市的汽車(chē)保有量大幅增長(zhǎng)，而汽車(chē)尾氣的污染物排放總量卻大幅下降。依托以S Zorb技術(shù)為代表的中國(guó)石化清潔油品生產(chǎn)技術(shù)，燕山石化為打贏首都“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”持續(xù)保駕護(hù)航。

金陵石化：應(yīng)用脫硫吸附劑實(shí)現(xiàn)辛烷值損失最小

截至目前，金陵石化兩套S Zorb裝置已成為清潔汽油主力生產(chǎn)裝置，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)位列行業(yè)先進(jìn)水平。其中，1號(hào)S Zorb裝置作為脫硫吸附劑國(guó)產(chǎn)化示范裝置，實(shí)現(xiàn)首套全部采用國(guó)產(chǎn)吸附劑裝置一次開(kāi)車(chē)成功。

國(guó)6汽油質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵是在脫硫的同時(shí)降低汽油烯烴含量，但是烯烴含量的降低又會(huì)導(dǎo)致汽油辛烷值明顯降低，這與市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的對(duì)高品質(zhì)、高辛烷值汽油的旺盛需求相矛盾。2022年，為深入推進(jìn)成品油質(zhì)量升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)，金陵石化提前謀劃、統(tǒng)籌部署，開(kāi)展多功能S Zorb脫硫吸附劑FCAS-MF工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)合S Zorb汽油脫硫全流程專項(xiàng)攻關(guān)，突破生產(chǎn)瓶頸、升級(jí)工藝技術(shù)，在保證汽油烯烴含量滿足調(diào)和要求的情況下，實(shí)現(xiàn)辛烷值損失最小。

2022年10月18日，隨著滿載國(guó)6B質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)汽油的油輪緩緩駛離碼頭，金陵石化生產(chǎn)的國(guó)6B汽油開(kāi)始全面供應(yīng)江蘇市場(chǎng)，標(biāo)志著金陵石化新一輪車(chē)用汽油質(zhì)量升級(jí)工作順利完成，比國(guó)家要求的時(shí)間提前了兩個(gè)月。截至目前，金陵石化累計(jì)出廠國(guó)6B汽油逾230萬(wàn)噸，有力保障了江蘇地區(qū)國(guó)6油品的市場(chǎng)供應(yīng)。

廣州石化：優(yōu)化調(diào)整創(chuàng)裝置連續(xù)運(yùn)行最好成績(jī)

作為地處粵港澳大灣區(qū)腹地的生產(chǎn)企業(yè)，廣州石化生產(chǎn)清潔汽油的關(guān)鍵裝置是S Zorb裝置。多年來(lái)，廣州石化圍繞S Zorb裝置持續(xù)開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和優(yōu)化調(diào)整，自主研發(fā)了高通量金屬粉末濾芯、耐磨管件等專利技術(shù)，為裝置安全平穩(wěn)高負(fù)荷長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

廣州石化將自主技術(shù)率先應(yīng)用于S Zorb裝置，并通過(guò)提高進(jìn)料溫度、控制爐膛溫度、優(yōu)化氫油比及反應(yīng)系統(tǒng)催化劑藏量等措施，減少烯烴加氫反應(yīng)，降低汽油辛烷值損失，成效顯著。生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，在長(zhǎng)期高負(fù)荷條件下，裝置壓差基本平穩(wěn)，連續(xù)運(yùn)行4年壓差最高僅為36千帕，遠(yuǎn)低于聯(lián)鎖值的85千帕，創(chuàng)同類(lèi)裝置連續(xù)運(yùn)行最好成績(jī)，使裝置成功實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，為保障粵港澳大灣區(qū)清潔油品安全穩(wěn)定供應(yīng)提供了強(qiáng)力支撐。

濟(jì)南煉化：實(shí)現(xiàn)S Zorb裝置在線實(shí)時(shí)優(yōu)化

為進(jìn)一步提升S Zorb技術(shù)的自動(dòng)化、智能化水平，濟(jì)南煉化、石化盈科、石科院、SEI等單位開(kāi)展S Zorb裝置在線實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)的研發(fā)，形成了反應(yīng)—再生機(jī)理模型及反應(yīng)模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、全流程機(jī)理模型、S Zorb裝置先進(jìn)控制系統(tǒng)、在線實(shí)時(shí)優(yōu)化平臺(tái)、原料與產(chǎn)品在線分析等一系列重要成果，開(kāi)國(guó)內(nèi)S Zorb裝置在線實(shí)時(shí)優(yōu)化先河。

濟(jì)南煉化使用石科院自建的S Zorb原料汽油和精制汽油分析模型，可實(shí)時(shí)追蹤原料性質(zhì)、裝置操作參數(shù)等變化，為強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)分析和生產(chǎn)穩(wěn)定優(yōu)化提供了支撐，再次降低了超深度脫硫過(guò)程中的辛烷值損失，進(jìn)一步提升了S Zorb技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。去年9月，基于該技術(shù)自主開(kāi)發(fā)的S Zorb裝置在線實(shí)時(shí)優(yōu)化成套軟件上線運(yùn)行。

青島煉化：實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行

作為單系列燃料型煉油企業(yè)，青島煉化將S Zorb裝置作為主要產(chǎn)品——清潔汽油生產(chǎn)流程上的最后關(guān)口。該裝置不僅是公司汽油產(chǎn)品順利出廠的重要保證，而且是決定企業(yè)效益的“定海神針”。

長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，青島煉化S Zorb裝置在兩個(gè)檢修周期內(nèi)均實(shí)現(xiàn)了“四年一修”目標(biāo)，裝置負(fù)荷能力保持在178噸/小時(shí)以上，累計(jì)負(fù)荷率達(dá)99%以上，累計(jì)加工催化汽油近1200萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，裝置各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在同類(lèi)裝置中連年保持領(lǐng)先水平，不僅端牢了生產(chǎn)效益的 “金飯碗”，而且保障了齊魯大地清潔汽油供應(yīng)。