Die Reihenfolge und Logik der Verbesserung der Qualität des Benzins in unserem Land

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Die Reihenfolge und Logik der Verbesserung der Qualität des Benzins in unserem Land. Die Reihenfolge und Logik der Verbesserung der Qualität des Benzins in unserem Land. Das französische Unternehmen Axens ist führend in der Technologie zur Desulfurisierung von Kraftstoffen mittels Katalysatoren. Bisher wurden von diesem Unternehmen insgesamt mehr als 230 Anlagen zur selektiven Hydrodesulfurisierung von Kraftstoffen weltweit eingesetzt – davon 32 in China. Unternehmen wie CDTECH, AXENS und UOP sind weltweit die wichtigsten Anbieter für solche Technologien. Die Technologie von CDTECH setzt sich aus patentierten Verfahren wie katalytischer Destillation bei der Hydrogenisierung, katalytischer Destillation zur Etherbildung sowie Isomerisierung von linearen Olefinen zusammen. Es handelt sich dabei um eine fortschrittliche Technologie – CDTECH hat den größten Marktanteil. Bisher wurden bereits mehr als 100 industrielle Anlagen mit dieser Technologie ausgestattet. 　　Die Reihenfolge und Logik der Verbesserung der Qualität des Benzins in unserem Land: Die Verbesserung der Qualität des chinesischen Benzins begann etwa im Jahr 2000. Inzwischen sind bereits mehr als zehn Jahre vergangen. Die stetig strengeren Qualitätsstandards für Benzin sowie die speziellen Zusammensetzungen des Benzins in China haben dazu beigetragen, dass die Entwicklung sowie die industrielle Anwendung von Technologien zur Verbesserung der Benzink Qualität vorangetrieben werden konnten. Bevor im Jahr 2017 die nationalen Vorgaben für Benzin der Klasse „Guo V“ vollständig in Kraft traten, lohnt es sich, einen Blick auf die technologischen Entwicklungen sowie die Marktentscheidungen bezüglich der Verbesserung der Benzinqualität in der Vergangenheit zu werfen. Ausgehend von einer Analyse der verschiedenen Qualitätskriterien des Benzins und unter Berücksichtigung der jeweiligen Verarbeitungsprozesse der Raffinerien kann man einen geordneten Ablauf für die Verbesserung der Benzinqualität festlegen. Das ist wohl die technische Maßnahme, die Raffinerien jetzt ergreifen sollten, um den Anforderungen der Normen „Guo V“ oder zukünftiger, noch strengerer Standards gerecht zu werden.

Erstens besteht der Benzinbestand in unserem Land hauptsächlich aus katalysiertem Benzin. Die Entschwefelung des katalysierten Benzins, die Reduzierung der Olefine sowie die Erhöhung des Oktanzahls sind die drei wichtigsten Herausforderungen bei der Anpassung an die Qualitätsstandards „Guo IV“ und „Guo V“.

In unseren Ländern werden seit langem schwerere Rohöle mit niedrigem Schwefelgehalt verarbeitet. Die weitere Verarbeitung erfolgt hauptsächlich durch katalytische Kracking-Prozesse. Dadurch unterscheidet sich die Zusammensetzung des Benzins in unseren Ländern stark von der in den Raffinerien in den USA und Europa. In den Benzinlagern der amerikanischen Raffinerien machen katalytisch hergestelltes Benzin, aus Reformierung gewonnenes Öl sowie weitere Komponenten wie Alkylierungs- und Isomerisierungsprodukte jeweils ein Drittel aus. In den Benzinlagern der europäischen Raffinerien macht das aus der Reformierung gewonnene Öl etwa 50 Prozent aus, katalytisch hergestelltes Benzin etwa 30 Prozent. Weitere Bestandteile wie Alkylierungs- und Isomerisierungsprodukte machen etwa 20 Prozent aus. In den Benzinlagern der Raffinerien unseres Landes macht katalytisch hergestelltes Benzin 73 Prozent aus, während hochoktanige Bestandteile wie aus der Reformierung oder Alkylierung insgesamt weniger als 20 Prozent ausmachen. Da der größte Teil des Schwefels und der Olefine im Benzin aus katalysiertem Benzin stammt und der Oktanzahlwert von katalysiertem Benzin bei 89–91 liegt – was relativ niedrig ist – besteht bei den inländischen Raffinerien großes Druck, das katalysierte Benzin von Schwefel zu befreien und den Olefingehalt zu senken. Dadurch wird die Herstellung von Benzin mit höherem Oktanzahlwert erschwert. Durch umfassende Anpassungen der Struktur der Raffinerieanlagen kann die Zusammensetzung des Benzinmixes in unserem Land an die Standards in den USA oder Europa angepasst werden. Dadurch lassen sich zwar die Probleme bezüglich der Öle und des Oktanzahls im Benzin lösen, doch das Problem der Schwefelentfernung bleibt bestehen. Zudem führt eine erhebliche Steigerung des Anteils an umgewandeltem Öl dazu, dass der Benzingerhalt an Phenol über dem zulässigen Wert liegt ； Gleichzeitig sind nicht nur erhebliche finanzielle Mittel für den Bau und die Modernisierung von Anlagen erforderlich, sondern auch eine langfristig stabile Versorgung mit teurem, leichtem Rohöl ist unrealistisch – was unweigerlich die Rentabilität des Unternehmens beeinträchtigen wird. Langfristig wird die Katalytische Kracking-Technologie aufgrund der zunehmenden Verdichtung des Rohöls weiterhin eine zentrale Rolle bei der tiefgreifenden katalytischen Umwandlung von Schweröl/Rückstandöl spielen, da sie eine effiziente Methode darstellt. 　　Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren wird sich in absehbarer Zukunft die Situation bei der Herstellung von Benzin in unserem Land, bei der katalytisch hergestelltes Benzin die dominierende Rolle spielt, nicht grundlegend ändern. Die Desulfurisierung des katalytisch hergestellten Benzins, die Verringerung des Anteils an Olefinen sowie die Erhöhung des Oktanzahls des Benzins sind die wichtigsten Herausforderungen, mit denen sich unser Land derzeit und auch in Zukunft bei der Verbesserung der Qualität des Benzins auseinandersetzen muss. 　　Zweitens haben die industriellen Anwendungen auf weltweiter Ebene über mehrere Jahrzehnte gezeigt, dass die selektive Hydrogenation zur Desulfurisierung von Katalysatorbenzin derzeit die gängige Technologie zur Desulfurisierung von Katalysatorbenzin sowohl im Inland als auch im Ausland ist. Das französische Unternehmen Axens ist führend in diesem Bereich. Bisher wurden von diesem Unternehmen mehr als 230 Anlagen zur selektiven Hydrogenation zur Desulfurisierung von Katalysatorbenzin entwickelt – davon 32 in China. Diese Technologie weist einen sehr niedrigen Grad an Hydrogenierung der Olefine auf; dadurch kommt es zu nur geringen Verlusten am Oktanzahlwert ； Es finden weder Aromatversättigungs- noch Spaltungsreaktionen statt, die Flüssigkeitsausbeute liegt nahe bei 100% ； Stabile Betriebstätigkeit über lange Zeiträume, in Einklang mit den Wartungsintervallen der Katalytischen Krackanlagen ； Der Schwefelentfernungsgrad liegt über 98 %, was den Anforderungen an einen Schwefelgehalt von 10 ppm im Benzin entspricht. Unter den inländischen Raffinerien setzt Shandong am meisten die Prime-G+-Technologie ein – insgesamt 17 Anlagen. Obwohl bei einigen großen örtlichen Raffinerien in Shandong der Schwefelgehalt des katalytisch hergestellten Benzins Werte von über tausend ppm erreicht, ist es trotzdem möglich, mit dieser Technologie Benzin nach dem nationalen V-Standard herzustellen – und zwar zu einem Ertrag von über 99 %. Dadurch können gute wirtschaftliche Ergebnisse erzielt werden, um den Bedarf in den Regionen Peking und Shanghai zu decken. 　　Die Katalytische Hydrotensidierung von Kraftstoffen durch ExxonMobil mit der Technologie Scanfining sowie die Katalytische Hydrotensidierung durch CDTECH mit der Technologie CD Hydro/CD HDS liegen auf dem globalen Markt auf etwa dem gleichen Niveau. Im Vergleich zu den industriellen Anwendungen der französischen AXENS-Technologie weisen diese Verfahren jedoch noch erhebliche Nachteile auf. Im Inland wenden bei der Aufwertung des Qualitätsniveaus von Benzin nach dem Nationalstandard III viele Raffinerien die katalytische selektive Wasserstoffdesulfurisierungstechnologie für Benzin der OCT-Serie des Forschungsinstituts für Petrochemie in Fushun an. Sinopec hat die S-Zorb-Katalyse-Technologie zur Entschwefelung von Benzin von dem amerikanischen Unternehmen Phillips erworben. Diese Technologie dient als wichtiges Mittel, um den Anforderungen der nationalen V-Standards hinsichtlich der Qualität des Benzins gerecht zu werden. Sinopec hat dazu die entsprechenden Entwicklungs- und Forschungseinheiten in seinem Unternehmen beauftragt, diese Technologie sowie die dafür benötigten Adsorptionsmittel zu erforschen und zu verbauen. Derzeit wird diese Technologie im Rahmen von Sinopec umfassend eingesetzt. Darüber hinaus wird die von der Pekinger Firma Anjie Energy Technology entwickelte Technologie zur selektiven Wasserstoffdesulfurierung von Katalysatorbenzin, die den nationalen Standard Guo V erfüllt, derzeit in mehr als zwanzig Anlagen im Inland von privaten Unternehmen eingesetzt. Darunter befinden sich auch Industrieanlagen mit einer Kapazität von Millionen von Tonnen. Es handelt sich dabei um eine Technologie, die man nicht übersehen darf. 　　Aus der Geschichte der Entwicklung von Technologien zur Verbesserung der Qualität von katalysierten Benzinen geht hervor, dass der Weg über die Hydrodesulfurierung von katalysiertem Benzin sowie die Wiederherstellung des Oktanzahls nicht funktioniert, um den durch den Hydrogenisierungsprozess entstehenden Verlust des Oktanzahls auszugleichen. ExxonMobil’s Octgain, UOP’s ISAL sowie einige ähnliche Technologien im Inland haben weltweit im Grunde genommen keinen nennenswerten Marktanteil. Technische Experten des französischen Unternehmens AXENS stellten auf der NPRA-Jahrestagung im Jahr 2003 dar, dass die Technologie zur Desulfurisierung von Benzin zwei grundlegende Anforderungen erfüllen muss: Der Ertrag an Benzin darf nicht abnehmen ； Der Brennbereich bleibt unverändert. Die Technik der katalytischen Hydrotungsdesulfurierung von Benzin unter Verwendung von Molekularsieb-Katalysatoren zur Wiederherstellung des Oktanzahls kann aufgrund inhärenter Beschränkungen in ihrem Reaktionsmechanismus die oben genannten beiden Anforderungen kaum erfüllen. Daher erfordert die Lösung des Problems des Verlusts des Oktanzahls von katalysierten Benzinen eine umfassende Analyse der Herkunft der verschiedenen Bestandteile im Benzinpool sowie der Beziehungen zwischen den einzelnen Komponenten. 　　Drittens entspricht die katalytische Etherifizierung von Leichtbenzin den Eigenschaften der Benzinmischungen in unserem Land. Es handelt sich dabei um eine etablierte und effektive Technologie zur Reduzierung der Olefine im Benzin sowie zur Erhöhung des Oktanzahls. Die Entwicklungsmöglichkeiten bei der Verwendung von Katalysatoren zur Reduzierung der Olefine sowie bei der Katalytischen Krackung sind jedoch begrenzt. Die erste Stufe der Qualitätsverbesserung nach dem Verzicht auf Blei im Benzin besteht darin, den Anteil der Olefine im katalytisch hergestellten Benzin zu verringern. Durch den Einsatz von Katalysatoren zur Reduzierung der Olefine sowie durch Prozesse der Katalytischen Krackung liegt der Olefingehalt im katalytisch hergestellten Benzin in den meisten inländischen Raffinerien heute zwischen 30 und 40 %. Dies führt dazu, dass die Ausbeute an Leichtbenzin sinkt, der Oktanzahl des Benzins abnimmt und der Hexanwert des Dieselkraftstoffs schlechter wird. Wenn man weiterhin auf Prozesse der Katalytischen Krackung sowie auf Katalysatoren angewiesen bleibt, um den Anforderungen der Standards National IV und National V gerecht zu werden, werden diese Probleme noch schlimmer werden. Eine vergleichende Analyse der gängigen Verfahren zur Katalytischen Etherisierung von Leichtbenzin auf dem Markt zeigt, dass durch die Katalytische Etherisierung von Leichtbenzin sowie anschließende Mischung mit katalytisch verarbeitetem Schwerbenzin ein vollständig katalysiertes Benzin entsteht. Dadurch können die Ölketten um etwa 10 Punkte reduziert werden, während der Oktanzahl um eine Einheit zugelegt wird. Zudem kann durch die Umwandlung von etwa 4 % Methanol in Bestandteile des Benzins sowie durch den sinkenden Dampfdruck des benzinhaltigen Gemisches mehr hochoktanige Leichtkohlenwasserstoffe in das Benzin eingefügt werden. All diese Faktoren tragen dazu bei, die Rentabilität des Unternehmens weiter zu steigern. 　　Unternehmen wie CDTECH, AXENS und UOP sind weltweit die wichtigsten Anbieter für solche Technologien. Die Technologie von CDTECH setzt sich aus patentierten Verfahren wie katalytischer Destillation bei der Hydrogenisierung, katalytischer Destillation zur Etherbildung sowie Isomerisierung von linearen Olefinen zusammen. Es handelt sich dabei um eine fortschrittliche Technologie – CDTECH hat den größten Marktanteil. Bisher wurden bereits mehr als 100 industrielle Anlagen mit dieser Technologie ausgestattet. Das Unternehmen CDTECH übertrug diese Technologie nacheinander an die Raffinerien von CNPC in Nanchong, Golmud sowie Urumqi. 　　IV. Es ist wichtig, die Alkylierungstechnologie weiterzuentwickeln und gleichzeitig die Reformingstechnologie auszugleichen. Das ist eine entscheidende Maßnahme, um den Oktanwert des Benzins zu erhöhen und den Anforderungen der nationalen V-Standards sowie zukünftiger, noch strengerer Standards gerecht zu werden. Im Zuge der Anpassung des Benzinkualitätsstandards an die nationalen V-Standards sowie zukünftige Standards führt die tiefe Desulfurisierung sowie die Reduzierung der Olefine im katalysierten Benzin dazu, dass der Oktanwert des Benzins weiter sinkt. Zudem hat der niedrige Oktanwert der mittleren Bestandteile des katalysierten Benzins Auswirkungen auf die Start- und Beschleunigungseigenschaften von Autos. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Emissionen von Automotoren erfordern, dass die Ölstandards sowohl einen hohen Oktanwert als auch einen geringen Kohlenstoffgehalt aufweisen. Aufgrund dessen wird die katalytische Kracking-Technologie weiterhin die wichtigste Technologie für die Weiterverarbeitung von Öl bleiben. Die weitere Entwicklung der Alkylierungstechnologie ist daher entscheidend, um die oben genannten Probleme zu lösen. Der Hauptbestandteil von alkylierten Ölen sind hochoktanreiche, mehrfach verzweigte Isomere von Alkanen. Sie enthalten keine Olefine oder Aromaten, weisen einen niedrigen Schwefelgehalt auf sowie einen niedrigen Dampfdruck. Dadurch eignen sie sich hervorragend als Zusatzstoffe für sauberes Benzin. Insbesondere bei der Erhöhung des Oktanzahls von katalysiertem Benzin, bei der gewährleisteten gleichmäßigen Verteilung des Oktanzahls im Benzinmix sowie bei der Erfüllung zukünftiger Standards für kohlenstoffarme Kraftstoffe spielt alkylierter Kraftstoff eine unersetzliche Rolle im Vergleich zu anderen Oktansteigerungszusatzstoffen. Durch die Verwendung von Katalytikkrackern zur Erzeugung größerer Mengen an Flüssiggas kann mehr Alkylieröl hergestellt werden. Gleichzeitig entsteht mehr Propylen, wodurch der Oktanzahl des Benzins sowie der Anteil der leichteren Produkte erhöht wird. Dadurch steigen die wirtschaftlichen Vorteile des Unternehmens. Die Rolle des Katalytikkrackers als wichtiges Gerät für die sekundäre Verarbeitung wird somit weiter ausgeschöpft. So können wir Herausforderungen in Chancen umwandeln, unsere Stärken nutzen und Schwächen vermeiden – und so einen Weg zur Verbesserung der Benzink Qualität finden, der den chinesischen Besonderheiten entspricht und den zukünftigen Entwicklungen gerecht wird. Katalytische Reformierungsanlagen produzieren nicht nur Komponenten für Benzin mit hohem Oktanzahlwert, sondern liefern auch aromatische Verbindungen als Rohstoffe für die Chemieindustrie. Zudem sind sie eine wichtige Quelle für Wasserstoff in den Raffinerien. Angesichts der knappen Ressourcen an leichtem Rohöl auf internationaler Ebene sowie der begrenzten Mengen an Naphtha im Inland sowie der Beschränkungen bezüglich des Benzolgehalts im Benzin muss man verschiedene Faktoren berücksichtigen und die Entwicklung der Reformierungstechnologie entsprechend den verfügbaren Möglichkeiten vorantreiben. 　　Auf der Grundlage der oben genannten Analyse könnte man zur Erhöhung des Oktanzahls von Benzin in Betracht ziehen, den Anteil an alkyliertem Öl sowie an aus der Reformierung gewonnenem Öl im Laufe von 3 bis 5 Jahren schrittweise und regional zu erhöhen – von derzeit weniger als 20 % auf 30 %. Gleichzeitig sollte der Anteil an katalysiertem Benzin auf etwa 60 % gesenkt werden. Durch die Anwendung von Techniken zur Etherisierung von Leichtbenzin sowie durch Anpassungen der Zusammensetzung des Benzinlagers kann allmählich die Beschränkung der Katalytischen Krackanlagen hinsichtlich der Reduzierung von Olefinen beseitigt werden. Dadurch kann die zentrale Rolle dieser Anlagen bei der Erhöhung des Anteils an Leichtbenzin sowie bei der Produktion von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt optimal genutzt werden. Zudem können die wertlosen Ressourcen wie Carbon-4-Verbindungen und Methanol effektiv genutzt werden, um den Anteil an hochwertigem Benzin weiter zu erhöhen. Durch sorgfältige Planung und gründliche Forschung ist es möglich, einen Zustand zu erreichen, in dem sowohl die Qualität verbessert wird als auch die Effizienz des Unternehmens gesteigert wird.