汽油調(diào)合生產(chǎn)中主要指標(biāo)的計算

楊海宏，原 英

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

油品調(diào)合就是將性質(zhì)相近的兩種或兩種以上的石油組分按規(guī)定比例，利用一定設(shè)備，通過一定方法，達(dá)到混合均勻而生產(chǎn)出一種新產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。有時根據(jù)產(chǎn)品需要適量加入提高產(chǎn)品性能的添加劑，汽油調(diào)合過程中，通過在線監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)控油品分析數(shù)據(jù)，控制不同組分油的摻調(diào)量，最終改變調(diào)合后汽油產(chǎn)品的性質(zhì)，生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品，各組分摻調(diào)量的改變將直接影響調(diào)合后的產(chǎn)品性質(zhì)。隨著我廠順利開工，到目前為止主要汽油產(chǎn)品已增至7 種，包括國Ⅲ93#車用汽油﹑國Ⅲ97#車用汽油﹑93#乙醇汽油﹑粵Ⅳ93#車用汽油和粵Ⅳ97#車用汽油，92#﹑93#出口汽油。這7 種牌號的汽油出廠除了滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還滿足我廠廠控指標(biāo)的要求。目前調(diào)合汽油的組分油有8 種，包括混合輕石腦油﹑重整汽油﹑重整抽余油﹑催化輕汽油﹑催化中汽油﹑MTBE 和少量的甲苯﹑混合二甲苯。根據(jù)我廠汽油組分油的性質(zhì)，需要調(diào)合及控制的主要指標(biāo)有抗爆性（研究法辛烷值RON）﹑硫含量﹑苯含量﹑芳烴含量﹑烯烴含量﹑氧含量﹑蒸汽壓和餾程。

1 汽油調(diào)合的機(jī)理

各種油品調(diào)合，除個別添加劑調(diào)合外，大部分為液—液相系互相溶解的均相調(diào)合，是分子擴(kuò)散﹑渦流擴(kuò)散﹑主體對流擴(kuò)散這3 種擴(kuò)散機(jī)理的綜合作用。分子擴(kuò)散是由于分子的相對運動所引起的物質(zhì)傳遞，在分子尺度的空間進(jìn)行。渦流擴(kuò)散又稱湍流擴(kuò)散，當(dāng)機(jī)械能傳遞給液體物料時，處于高速流體與低速流體的分子界面上流體受到強烈的剪切作用，產(chǎn)生大量漩渦，造成對流擴(kuò)散，是在局部范圍的渦旋尺度空間內(nèi)進(jìn)行的。主體對流擴(kuò)散是一切不屬于分子運動或渦流運動而使大范圍的全部液體循環(huán)流動所引起的物質(zhì)傳遞，是在大尺度空間內(nèi)進(jìn)行的。

油品調(diào)合后的特性，表現(xiàn)在與調(diào)合組分間線性和非線性關(guān)系上，即表現(xiàn)在組分間有無加和效應(yīng)的關(guān)系上。某一調(diào)合后特征等于其中每個組分按其濃度比例疊加的稱為線性調(diào)合，反之稱為非線性調(diào)合。

油品調(diào)合充分利用原料，合理使用組分增加產(chǎn)品品種和數(shù)量，滿足市場需求。

2 汽油調(diào)合的方法

目前汽油調(diào)合主要使用的方法有2 種，分別是油罐調(diào)合和管道調(diào)合。油罐調(diào)合有泵循環(huán)和機(jī)械攪拌兩種方式。泵循環(huán)是指將組分油和添加劑送入罐內(nèi)，用泵抽出油品通過罐內(nèi)的噴嘴射流混合。機(jī)械攪拌是指在罐壁或罐頂安裝攪拌器攪拌混合。管道調(diào)合是指將各個組分和添加劑按照預(yù)定比例同時輸送進(jìn)調(diào)合總管，通過管道上靜態(tài)混合器均勻調(diào)合的方法（圖1）。管道調(diào)合可以在自動化儀表的控制下，實現(xiàn)各組分油經(jīng)管線靜態(tài)混合器混流均勻達(dá)到自動調(diào)合的目的。目前我廠汽油調(diào)合使用管道調(diào)合，大大降低了人工操作強度，減少了分析頻次，節(jié)約了調(diào)合時間，降低了油品蒸發(fā)損耗。

圖 1 管道調(diào)合流程圖

3 我廠組分油的主要性質(zhì)及產(chǎn)量

我廠主要調(diào)合組分有混合輕石腦油﹑重整汽油﹑重整抽余油﹑催化輕汽油﹑催化中汽油﹑MTBE 和少量的甲苯﹑混合二甲苯。正常情況下由于甲苯和混合二甲苯的直接經(jīng)濟(jì)效益比調(diào)合汽油的經(jīng)濟(jì)效益要大，在汽油生產(chǎn)過程中盡可能不使用該芳烴類油品。各組分油品主要指標(biāo)見表1。

表 1 各組分油主要指標(biāo)

4 汽油調(diào)合生產(chǎn)中主要指標(biāo)計算

涉及油品質(zhì)量指標(biāo)的項目有幾十個，而汽油調(diào)合生產(chǎn)中涉及的主要指標(biāo)有辛烷值﹑蒸汽壓﹑餾程﹑芳烴﹑烯烴和硫含量等。在油品質(zhì)量指標(biāo)項目中，有些在調(diào)合過程中呈加成關(guān)系，有些則不呈加成關(guān)系。

4.1 辛烷值的調(diào)合計算

辛烷值在調(diào)合時無固定的通用公式，這里介紹兩種方法，一種是調(diào)合因素法，一種是線性回歸比較法。

式中：N—混合汽油的辛烷值（RON或MON）；

V—2 種汽油組分的體積，%；

N—2 種汽油組分的辛烷值（RON 或MON）；

C—調(diào)合因數(shù)（用于辛烷值大的組分，查圖2﹑表3）。

圖2 高辛烷值組分混合汽油辛烷值

?

表2 高辛烷值組分油調(diào)合因數(shù)

線性回歸比較法：

式中a﹑b﹑c 是各組分的質(zhì)量百分含量，RONa﹑RONb﹑RONc 是各組分汽油的辛烷值。

線性回歸比較法屬于經(jīng)驗加和型計算公式，計算方便，容易操作，但計算結(jié)果比實際調(diào)合結(jié)果小，在實際生產(chǎn)中按照不同組分的摻調(diào)比例很容易找到實際調(diào)合偏差點。該方法將非線性問題在數(shù)學(xué)意義上進(jìn)行了線性化，減小了問題的復(fù)雜度，對于可加成或近似加成的質(zhì)量指標(biāo)都可用該方法進(jìn)行計算，比如硫含量﹑硫醇性硫﹑密度﹑芳烴﹑烯烴等，但在實際操作中應(yīng)掌握不同油品性質(zhì)用該方法調(diào)合時的正負(fù)效應(yīng)。

4.2 蒸汽壓的調(diào)合計算

蒸汽壓的計算一般用相對分子質(zhì)量法和雪夫隆法計算。雪夫隆法是廣為采用的簡便的經(jīng)驗方法，把各調(diào)合組分蒸汽壓RVP 的1.25 次冪和其體積分?jǐn)?shù)之積相加起來。這種方法的前提是假設(shè)所有組分表現(xiàn)出類似的行為，而不管其組成的不同。

式中：RVP—調(diào)合后油品的蒸汽壓；

RVPi—調(diào)合組分的蒸汽壓；

V—調(diào)合組分的體積分?jǐn)?shù)。

4.3 抗爆劑（MMT）的調(diào)合計算

汽油調(diào)合過程中，按照產(chǎn)品性質(zhì)的要求一般需要添加的添加劑有抗靜電劑﹑抗氧化劑﹑抗爆劑等，目前我廠汽油生產(chǎn)主要添加抗爆劑和抗氧化劑。

抗爆劑目前行業(yè)允許添加的是錳劑，簡稱MMT，化學(xué)名為甲基環(huán)戊二烯三羰基錳，分子式為C6H7Mn(CO)3，其中根據(jù)分子量計算錳元素的含量為15.1%。MMT 可提高汽油產(chǎn)品的辛烷值，添加得越多提高的辛烷值也越多。汽油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)中錳含量指標(biāo)為：國標(biāo)錳含量不大于0.016g·L-1。所以在汽油調(diào)合過程中使用抗爆劑時最大加入量為0.016g·L-1，即為16mg·L-1。設(shè)16mg·L-1為常數(shù)n，汽油產(chǎn)品中允許的n 值為0～16 之間。

式中：凈調(diào)量－汽油凈調(diào)入升數(shù)，L；

n－調(diào)合后成品目標(biāo)值，mg·L-1；

ρ－MMT 密度，g·cm-3；

V%－MMT 濃度。

為了保證數(shù)據(jù)有可比性，表4 中抗爆劑按照25×10-6定量添加?？寡趸瘎┧追Q安改劑?？寡趸瘎┛商岣咂彤a(chǎn)品的誘導(dǎo)期，根據(jù)油品性質(zhì)添加量也有所不同，表3 中國Ⅲ93#車用汽油的使用量為27×10-6。

5 指標(biāo)計算在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前為止我廠生產(chǎn)的汽油有7 種，包括國Ⅲ93#車用汽油﹑國Ⅲ97#車用汽油﹑93#乙醇汽油﹑粵Ⅳ93#車用汽油和粵Ⅳ97#車用汽油，92#﹑93#出口汽油。這里我們只選取國Ⅲ93#車用汽油做計算調(diào)合。

表3 是8 組國Ⅲ93#車用汽油調(diào)合比例表，其中輕石腦油組分占調(diào)合比例13%～22%，催化輕汽油組分占19%～33%，催化中汽油組分占14%～30%，重整汽油組分占0%～27%，抽余油組分占5%～16%，甲苯組分占0%～23%。由于選國Ⅲ93#車用汽油做例子，MTBE 和混合二甲苯等高成本組分在調(diào)合國Ⅲ93#車用汽油時不做考慮。

表3 國Ⅲ93#車用汽油調(diào)合比例表

按照表3 中的各組分比例，計算得出最后成品的指標(biāo)見表4（不含添加劑加成）。

表4 國Ⅲ93#車用汽油計算調(diào)合指標(biāo)

6 實際生產(chǎn)中最終成品指標(biāo)

按照實際調(diào)合比例，最終生產(chǎn)出的汽油成品都在指標(biāo)范圍內(nèi)，具體成品指標(biāo)見表5。

表5 國Ⅲ93#車用汽油實際調(diào)合指標(biāo)

按照上面介紹的幾種指標(biāo)計算方法，最終生產(chǎn)出來的汽油成品均符合國家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

7 結(jié)語

前面介紹的計算方法在調(diào)合組分穩(wěn)定的情況下可以很好地指導(dǎo)汽油調(diào)合，當(dāng)原油品種發(fā)生改變，生產(chǎn)裝置按照加工原料進(jìn)行工藝調(diào)整以后，餾出口的汽油調(diào)合組分質(zhì)量指標(biāo)也將隨之發(fā)生變化。在實際生產(chǎn)中，汽油調(diào)合受市場變化，原油加工種類變化的影響非常大，所以在人為計算調(diào)控的同時還應(yīng)借助于在線分析儀表的分析和自動調(diào)合軟件的應(yīng)用，減少加工不同品種原油時因各組分指標(biāo)波動大，給汽油調(diào)合帶來的影響。

[1] 李征西，徐恩文.油品儲運設(shè)計手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.158.

[2] 蔡智，黃維秋.油品調(diào)合技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2006.180-188.

[3] 遲天運.汽油調(diào)合非線性模型求解及在線調(diào)和的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2007.