汽油吸附脱硫技术浅述
胡庆梅
随着汽车保有量不断增加，汽车尾气已成为城市大气的主要污染源，以北京市为例，大气污染物中的CO的
63%、NOx的22%、HC的73%以及15%的SOX均来自汽车尾气，因此要改善大气质量，必须严格控制汽车尾气有害物
质的排放量，而要达到这一目标，关键之一是要降低汽油中的含硫量。试验表明，将汽油中硫分从0.09%降到0.01%
时，汽车尾气中的3种污染物（HC，CO，NOX）的排放均可降低10%～15%，排放控制技术越高的车辆，对硫分的敏
感度也越高。世界各国都严格限定汽油中的硫含量，而控制指标也愈加苛刻。目前，美国汽油标准中硫含量从140～
170μg/g降到30μg/g；欧盟从150μg/g降到50μg/g，日本从100μg/g降到50μg/g。
催化裂化（FCC）汽油中硫的分布
汽油是由炼油厂不同工艺装置生产的汽油馏分调和组成的。按硫含量和脱硫的难易程度，可以把汽油调和组分
分为3类。第一类是重整油、烷基化油、异构化油等硫含量很低的调和组分；第二类是轻直馏石脑油，尽管含有一
定量的硫，但烯烃含量低；第三类是FCC汽油、焦化油等，其特点是硫含量高（占汽油中总硫的85%～95%），并含
有大量的烯烃。
国外汽油的来源为：催化裂化占34%，催化重整占33%，烷基化、异构化和醚化约占33%。而我国的调和汽油
中的最主要的构成组分是催化裂化汽油（即FCC汽油），占到汽油组分的80%以上，因此，我国汽油脱硫的重点是
FCC汽油的脱硫。FCC汽油中硫的分布情况如表1所示.
其中，在重馏分中主要为苯并噻吩和甲基苯并噻吩，在中馏分中主要为烷基噻吩，轻馏分中主要为硫醇。根据
表1，中馏分和重馏分虽然只占质量的40%，但所含的硫含量约占硫化物总量的80%以上。因此减少噻吩类硫化物
是降低FCC汽油中硫含量的关键。
在催化裂化过程中，硫化反应脱硫的难度次序为：噻吩，苯并噻吩﹥烷基噻吩﹥四氢噻吩﹥硫醇。对于硫醇，
由于很容易被裂化，目前采取Merox法、无碱脱臭法和碱性抽提法来脱除，但对于噻吩硫无效。噻吩类化合物在催
化裂化条件下比较稳定，难以裂化。因此，深度脱硫的重点也主要在于脱除此类硫化物。
目前，工业上主要采用加氢脱硫技术。加氢技术虽较成熟，但氢耗、硫回收装置的操作费用以及生产成本都较
高，尤其是进行深度脱硫时，成本会大幅增加。加氢脱硫产生的H2S与烯烃进一步反应生成硫醇，增加了最终的硫
含量。而且随着脱硫深度的提高，辛烷值损失加大，虽然经过多方面的技术改进，脱硫效果仍不理想。为克服其缺
点，人们转而寻求开发了其他非加氢脱硫技术。吸附脱硫技术被认为具有极其广阔的前景。
表1 FCC汽油中硫的分布 %
馏分 占汽油质量的比例 占总硫的比例
轻馏分 60 15
中馏分 25 25
重馏分 15 60
吸附脱硫技术
许多固体、溶液或各种沸石都可用作吸附剂，用于脱除FCC汽油中极性的含硫、氢、氧化合物，如水滑石
（Hydrotalcite）吸附剂,还有各种分子筛和复合氧化物，能选择性地脱除各种硫化合物，包括有机硫化物、硫醇
类和噻吩类。目前，已略有成效的是S-Zorb脱硫技术和IRVAD技术。
1.S-Zorb脱硫技术
康菲公司开发的S-Zorb脱硫技术采用独有的以专利吸附剂（由主要成分Zn和其他金属载于一种载体）吸附含
硫分子，使硫原子从含硫的分子中脱离并保留在吸附剂上，而含硫分子的其他部分被释放出来，返回到汽油中。
该技术将FCC汽油与少量氢气（主要用来防止吸附剂生焦）混合，同时泵入吸附塔，经换热器气化后，气流在
鼓泡床中与吸附剂充分接触，将油气中的有机硫化合物除去，吸附压力为2.1MPa，大约为加氢压力的一半。失活
的吸附剂连续从反应器中取出，传送到再生器内，用空气作氧化剂使硫氧化而获得连续再生，再经氢气做进一步处
理以确保脱硫率稳定，返回吸附反应器。而氧化生成的S02可作为炼油厂硫处理装置的原料。
该技术具有非常高的脱硫选择性，可以在一个单独的反应器中，对全馏程FCC汽油进行脱硫处理。由于不产生
H2S，因此不会由于硫化氢与烯烃结合生成硫醇，导致最终产品中硫含量的增加。采用该技术将汽油的硫含量从800
μg/g降至25μg/g以下，可满足美国和加拿大的汽油规格，而区别于加氢工艺，其辛烷值和C5及更高碳数的组
分损失极小。对于更高硫含量的汽油，仍可达到此种效果。在能耗方面，该工艺在低压下运行，氢气用量很低，1m3
油耗氢9～14m3，而且对氢气纯度要求不高，催化重整的氢即可满足要求，因此投资少，运行费用较低。
目前，康菲石油公司的S-Zorb脱硫装置已应用于其位于得克萨斯州的Borger炼油厂、华盛顿州的erndale炼
油厂及路易斯安娜州的Westlake的查尔斯湖炼油厂。
2.IRVAD脱硫技术
由Black&Veatchpritchard Inc 与Alcoa Industrial Chenicals联合开发的IRVAD吸附脱硫工艺采用氧化铝
作为吸附剂，可脱除硫醇、二硫化物、噻吩等极性化合物。该吸附剂由于经过无机促进剂改性，极性获得了提高，
也增加了对氮化物和硫化物的吸附容量，在使用后可用催化重整氢进行再生循环使用。
该工艺采用多级吸附方式，在多级吸附塔中，液态汽油与固态吸附剂逆向接触，废吸附剂被循环到连续错流活
化器中，逆向与高温活化气流反应后再生，再循环至吸附塔继续使用。
IRVAD技术可用来处理包括FCC汽油在内的多种液体烃类，能够有效地脱除其中所含的杂原子，特别是硫、氮、
氧的化合物。在中型试验中，FCC汽油和焦化石脑油中的氮几乎被全部脱除，脱硫率在90%以上，处理后的汽油能
满足超低硫的要求。由于对极性氮和硫化物具有较高的吸附容量，其原料来源广泛。另外，该技术具有很多突出的
特点，如低压操作、不耗氢、排除了有害废弃物的处理问题，而高液收、低能耗、可增加汽油潜在辛烷值的优点，
大大降低了其投资成本和操作费用。
可以看出，吸附脱硫技术能满足汽油低硫的要求，并且具有很大的经济优势。据研究结果表明，如果所选吸附
剂的吸附容量能够保持一定寿命的话，该吸附剂就可满足工业设计的要求。假若吸附剂的使用寿命长达一年，则其
投资成本及操作费用可比加氢脱硫降低近一半以上。
工艺研究实例
洛阳石油化工工程公司炼制研究所以硫含量为1220μg/g的FCC汽油为原料，在中试装置上进行了吸附脱硫工
艺研究。
首先以重馏分为原料进行了考察试验。所用吸附剂为国产13x分子筛，将其破碎，并经500℃活化（保证吸附
活性），采用气相固定床操作，并以水蒸气作脱附剂。吸附塔由外部加热，为吸附、脱附切换操作。
试验结果表明，①低温有利于脱硫，但温度过低（如低于原料气的干点）会导致原料油少量液化，影响脱硫效
果；②对于硫含量较高的原料和产品硫含量低的要求，在确定的温度下，宜采用较低的吸附空速操作，可提高精制
深度，但过低，不仅处理量低，而且会加速分子筛结焦失活；③随着脱附空速的加大，精制油的硫含量有所降低；
④随着筛油比增大，脱硫效果好，但装置的处理量减少；⑤随着筛汽比增大，精制油收率增大，但硫含量升高，因
此要选择合适的筛汽比。
吸附脱硫技术作为新兴的技术，尚在研发阶段，在国外较有实质进展，国内这方面的工作尚少。吸附脱硫技术
是一项很有前景的技术，其核心在于吸附剂的选用上，而对于如何改善吸附剂的吸附容量，如何降低分子筛等吸附
剂再生所需的能耗以及妥善处理不可再生的吸附剂造成的固体污染问题等方面，还需要做大量探索。