从专利角度看清洁汽油生产工艺研究现状

袁 凡，吴永英

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东 广州 510530）

1 清洁汽油研究背景

根据国务院常务会议的部署，2019 年1 月1日开始实施蓝天保卫战三年计划，为进一步减少机动车尾气污染物排放量以改善空气质量，国内开始供应符合国VIA 标准的车用汽油；到2024年1 月1 日，将供应符合国VIB 标准的汽油。详见表1 所示。

表1 国V、国VI 和欧盟现行标准汽油主要指标比较

由表1 看出，现阶段我国VIA 标准车用汽油的主要技术指标已经达到了欧盟现阶段车用汽油的质量标准，在部分指标上甚至优于欧盟现行标准。相比于国V 指标，国VI 指标的硫含量保持不变，最大变化在于将其中的烯烃含量从24%降低到18%，芳烃含量从40%降低到35%，苯含量从1%降低到0.8%。其中烯烃不稳定，在存储和燃烧过程中容易产生胶质和沉淀，污染发动机喷嘴；芳烃也会增加燃烧室的积碳，容易生成严重致癌物苯，因而需要降低它们的含量。

众所周知，辛烷值是汽油抗暴性的一项重要指标。辛烷值越高，抗暴性就越好，发动机就可以用更高的压缩比。而汽油的辛烷值主要来源于组分中的异构烷烃、芳烃、烯烃和添加剂。而新标准对芳烃、烯烃的进一步限制，导致为维持辛烷值，最好的办法就是增加汽油中的异构烷烃含量，烷基化油日渐成为清洁汽油的重要调和组分。为应对新标准的执行，科研院所和石化企业纷纷开始研究如何对现有国V 标准汽油生产设备进行改进或升级换代，本文主要从专利角度介绍清洁汽油的研究现状。

2 清洁汽油研究进展

中国石油大学[1-2]开发了超低硫清洁汽油生产工艺，使全馏分汽油在临氢条件下与低温硫转移催化剂接触发生定向硫转移反应，切割得到轻、重馏分汽油；使轻馏分汽油与有机酸混合并与酯化催化剂接触，轻馏分汽油中的C5~C7 烯烃发生酯化反应，得到酯化后的轻馏分汽油；重馏分汽油与选择性加氢脱硫催化剂和补充脱硫吸附剂接触反应，得到超低硫的重馏分汽油；将处理后的轻、重馏分汽油混合得到超低硫清洁汽油。他们的工艺可调整烯烃降幅和脱硫深度；轻馏分汽油中C5~C7 烯烃的酯化使其辛烷值大幅提升，从而使轻、重馏分汽油混合后，汽油产品的辛烷值得以保持或提高。而中国石油大学王刚团队则联合北京低碳清洁能源研究所[3-4]提供了费托合成蜡生产清洁汽油的工艺，将费托合成蜡进行裂化反应得到裂化油气，得到的油气经过分馏得到富气、轻汽油馏分、重汽油馏分、柴油馏分和回炼油；轻汽油馏分经过临氢异构化得到异构化汽油馏分；富气经过分离得到异丁烷和丁烯，并进行烷基化得到烷基化汽油馏分；将得到的重汽油馏分、异构化汽油馏分、烷基化汽油馏分进行调和从而得到所述清洁汽油。他们的方法利用催化裂化工艺的优势将费托合成蜡裂化多产汽油馏分，使用烷基化装置将催化裂化液化气中的异丁烷和丁烯转化为高辛烷值汽油馏分，最大量由费托合成蜡生产高辛烷值国六标准汽油。

福州大学[5]开发了FCC 汽油降烯烃工艺，具体是催化裂化汽油经预加氢、轻重组分切割、轻组分发生叠合反应，降低催化裂化汽油烯烃含量。该方案通过轻组分在叠合催化剂的作用下发生叠合反应，降低烯烃含量，用于生产符合国六标准的清洁汽油。

中石化旗下研究院则从不同角度研发了国VI标准汽油的生产工艺。其中石科院研发了通过两级提升管催化裂化从劣质原料油制取清洁汽油的催化转化方法；石科院还开发了生产清洁汽油的工艺，将精制后全馏分汽油进行切割分馏得到轻汽油馏分和重汽油馏分；将轻汽油馏分与醇接触得到醚化生成物；将醚化生成物分馏为醇和以C5 为主的轻烃的塔顶共沸物和塔底醚化产物；并将部分塔顶共沸物进行水洗和烯烃骨架异构化处理得到异构化产物；将其余的塔顶共沸物与异构化产物接触进行二级醚化反应、水洗得到二级醚化产物；收集重汽油馏分、塔底醚化产物和二级醚化产物得到清洁汽油；该工艺能在降低汽油中的烯烃含量的同时，降低能耗和醇的循环量。大连石科院也开发了异构化生产清洁汽油的工艺，劣质汽油经加氢吸附脱硫得到的脱硫产物进入异构化反应器，与异构化催化剂接触进行异构化反应，得到清洁汽油产品，该方法可由劣质汽油生产出低硫、低烯烃的清洁汽油，同时辛烷值损失少。而抚顺石化研究院则开发了超清洁汽油生产工艺，将劣质汽油原料吸附脱硫产物分割为轻汽油、中汽油和重汽油；中汽油进入芳构化降烯烃反应器，与芳构化催化剂接触进行芳构化反应，得到芳构化汽油；轻汽油和重汽油与芳构化汽油混合，得到超清洁汽油产品。该方法可由劣质汽油生产出硫、烯烃含量符合标准的清洁汽油，同时辛烷值损失少，容易满足对产品终馏点的要求。

3 结语

为符合最新的国家汽油标准，降低污染排放，众多科研院所和石化企业均投入巨大人力物力对汽油生产新工艺进行开发，它们也结合自己的所长研发了特定的新工艺，为国VI 标准汽油的供应提供了保障。但是，由于2024 年1 月1 日国内将实行更为严格的国VIB 标准，这些科研院所和石化企业将在提升油品质量的道路上不断前行。未来清洁油品的进一步发展将采用最新的“分子炼油”理念，完善分子层次的汽油组成辨识，实现汽油组成中不同组分的精准分离和高效转化，以满足标准不断提高的清洁油品升级需求。