C4參與汽油調(diào)合技術(shù)探討

關(guān)海若，胡 瑞，王笑靜，姜秋實(shí)

（1. 中國石油天然氣股份有限公司 大連石化分公司， 遼寧 大連 116031； 2. 中國石油工程建設(shè)公司 大連設(shè)計分公司，遼寧 大連 116031）

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C4參與汽油調(diào)合技術(shù)探討

關(guān)海若1，胡 瑞1，王笑靜2，姜秋實(shí)1

（1. 中國石油天然氣股份有限公司 大連石化分公司， 遼寧 大連 116031； 2. 中國石油工程建設(shè)公司 大連設(shè)計分公司，遼寧 大連 116031）

摘 要：對C4參與汽油調(diào)合技術(shù)進(jìn)行了深入的探討，闡述了C4調(diào)合汽油提高了汽油的蒸汽壓、改善點(diǎn)火性能、降低密度等質(zhì)量指標(biāo)，提高了市場競爭力，調(diào)入低成本C4組分提高經(jīng)濟(jì)效益的意義。分析了C4調(diào)合汽油存在C4汽化析出的安全風(fēng)險，提出了C4調(diào)合汽油生產(chǎn)過程安全和質(zhì)量技術(shù)控制解決方案，介紹了控制C4調(diào)合比例上限原則，確保汽油雷德蒸汽壓質(zhì)量合格及調(diào)合安全；控制C4調(diào)合壓力大于調(diào)合溫度下C4最大飽和蒸汽壓的確定原則及實(shí)施方案，防止調(diào)合時C4析出；調(diào)合線末端加靜態(tài)混合器確保調(diào)合均勻性；增加專用汽油飽和蒸汽壓分析儀、增加專用的調(diào)合壓力檢測點(diǎn)與C4調(diào)合系統(tǒng)切斷聯(lián)鎖等相應(yīng)的安全控制措施方案。為C4調(diào)合汽油生產(chǎn)提供了參考，在實(shí)際工作中起到較好的指導(dǎo)作用。

關(guān) 鍵 詞：C4；C4調(diào)合；C4調(diào)合汽油；汽油調(diào)合

1 C4參與汽油調(diào)合的意義

《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布公告》［2013年第26號］要求， GB 17930-2013《車用汽油》（代替GB 17930-2011《車用汽油》）于2013年12月18日起發(fā)布、實(shí)施。車用汽油（IV）規(guī)定的技術(shù)要求過渡期至2013年12月31日，自2014年1月1日起車用汽油（III）規(guī)定的技術(shù)要求廢止；車用汽油（V）規(guī)定的技術(shù)要求過渡期至2017年12月31日，自2018年1月1日起車用汽油（IV）規(guī)定的技術(shù)要求廢止［1］。隨著汽油質(zhì)量升級要求，各大煉廠紛紛采用了對催化汽油進(jìn)行加氫或加氫醚化技術(shù)，該技術(shù)的使用使得汽油調(diào)合組分的蒸汽壓大幅降低，使汽油調(diào)入C4成為可能［2］。

C4通常指丁烷，調(diào)入汽油不但可以提高效益還可以改進(jìn)汽油性能。目前汽油的價格要高于C4作為液化氣的價格，且汽油調(diào)入C4可以降低汽油密度，經(jīng)濟(jì)效益顯著。汽油加氫和醚化技術(shù)使用后，汽油調(diào)合組分蒸汽壓大幅降低，限制了其他低蒸汽壓調(diào)合組分調(diào)入量，增加了生產(chǎn)的苛刻度，調(diào)入C4可以提高蒸汽壓和辛烷值，降低油品調(diào)合的苛刻度。冬季成品汽油蒸汽壓基本接近45 kPa的下限值，加入C4可以提高汽油的蒸汽壓，改進(jìn)汽油的點(diǎn)火性能。大連石化于2015年初在國內(nèi)率先完成了C4調(diào)合汽油的改造，實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)品的質(zhì)量也得到了有效的提升。

2 C4參與汽油調(diào)合風(fēng)險分析

單獨(dú)的C4在常壓下為氣態(tài)，其參與汽油調(diào)合的主要風(fēng)險是調(diào)合過程中系統(tǒng)沒有有效控制或系統(tǒng)故障時，C4以氣態(tài)方式進(jìn)入汽油成品罐，無法很好的溶解到汽油中，在成品汽油罐析出，形成混合性爆炸氣體，遇靜電或明火而產(chǎn)生安全風(fēng)險。

3 C4參與汽油調(diào)合技術(shù)探討

3.1 確定C4調(diào)入高限

為確保C4參與汽油調(diào)合的安全和質(zhì)量合格，首先需要根據(jù)調(diào)合組分的質(zhì)量情況確定C4調(diào)入的最大比例高限，并在操作中嚴(yán)格控制調(diào)入比例小于高限值。確定C4調(diào)入比例高限的原則是確保調(diào)入C4后成品汽油的蒸汽壓符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，更不會對成品油的常壓儲罐產(chǎn)生存儲風(fēng)險［3］。如國Ⅴ汽油蒸汽壓冬季不大于85 kPa、夏季不大于不大于65 kPa，且不超過常壓儲罐存儲的蒸汽壓88 kPa（G）上限要求。大連石化汽油調(diào)合組分主要有加氫醚化汽油、重整生成油、重整非芳、石腦油、MTBE和烷基化油等，調(diào)合后汽油雷德蒸汽壓在45～50 kPa之間，蒸汽壓有較大調(diào)合空間。C4調(diào)合組分采用的是MTBE未反C4，C4的性質(zhì)見表1，雷德蒸汽壓為260 kPa左右。根據(jù)汽油調(diào)合組分飽和蒸汽壓的性質(zhì)核算確定C4調(diào)合最高安全限制比例不超過5%，在實(shí)際運(yùn)行中采取更低的保守調(diào)合高限確保調(diào)合系統(tǒng)安全運(yùn)行。具體調(diào)入比例高限與煉廠汽油組分油的性質(zhì)有關(guān)，可采用調(diào)合實(shí)驗及內(nèi)插法確定，也可以采用模擬計算確定［4］。

蒸汽壓對調(diào)合產(chǎn)品的質(zhì)量和操作安全至關(guān)重要，為確保調(diào)合產(chǎn)品蒸汽壓受控，要在調(diào)合線混合段末端進(jìn)行蒸汽壓在線分析，對調(diào)合后汽油成品的飽和蒸汽壓進(jìn)行在線監(jiān)測，以確保油品調(diào)合過程安全、質(zhì)量合格［5］。

表1 C4主要性質(zhì)表Table 1 Main properties of C4

3.2 確定調(diào)合線混合段壓力

調(diào)合混合段系統(tǒng)壓力低于C4飽和蒸汽壓時，C4就會立即氣化，無法與汽油組分很好的混合。所以必須控制調(diào)合注入點(diǎn)后的混合段壓力大于C4在調(diào)合溫度下的飽和蒸汽壓，為保險起見，一般直接控制混合段壓力大于調(diào)合溫度上限的飽和蒸汽壓。所以C4調(diào)合需要采用管線調(diào)合，而不能采用直接向罐內(nèi)批次調(diào)合，因為通常罐液位靜壓力均小于C4的飽和蒸汽壓，C4將會直接氣化析出。

圖1是各種形式的純C4組分飽和蒸汽壓和溫度關(guān)系曲線，實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)調(diào)合C4的組成，查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得C4飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)。對于混合C4，可實(shí)測飽和蒸汽壓，也可委托研究機(jī)構(gòu)模擬計算出混合C4的飽和蒸汽壓［6］。大連石化MTBE未反C4組成見表2，雷德蒸汽壓為260 kPa左右，根據(jù)C4蒸汽壓性質(zhì)、油罐靜壓頭、管線摩阻并考慮一定的安全余量，確定調(diào)合線背壓控制在350kPa～450 kPa之間。在實(shí)際應(yīng)用中可跟蹤C(jī)4成分變化，根據(jù)不同C4組成及實(shí)際飽和蒸汽壓值（見圖1）適當(dāng)降低調(diào)合線背壓，在確保調(diào)合安全的前提下，盡量降低能耗。

表2 C4主要組成表Table 2 Components of C4

圖1 C4飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系Fig.1 Relationship of C4 RVP and temperature

3.3 采取可靠的防止C4析出措施

C4參與汽油調(diào)合帶來的最大風(fēng)險就是C4在調(diào)合系統(tǒng)壓力失控或竄到低壓系統(tǒng)時析出，進(jìn)而在常壓油罐內(nèi)溢出，而產(chǎn)生安全風(fēng)險。因此，調(diào)合時控制C4調(diào)合系統(tǒng)壓力穩(wěn)定及防止C4竄入低壓系統(tǒng)是確保C4調(diào)合安全的重點(diǎn)，通常采取更高級別的壓力監(jiān)控和切斷聯(lián)鎖系統(tǒng)是必要的。

大連石化設(shè)計了調(diào)合頭壓力超低限切斷C4進(jìn)料聯(lián)鎖保護(hù)，該聯(lián)鎖確保了在壓力超低限后，C4不進(jìn)入汽油調(diào)合系統(tǒng)，不會形成C4在汽油中析出，確保調(diào)合系統(tǒng)安全。

3.4 控制調(diào)合均勻性措施

除上述調(diào)合控制措施外，提高C4調(diào)入汽油的均勻性非常重要，必須保證系統(tǒng)減壓前，C4與汽油調(diào)合組分能夠充分混合。如果沒有很好的混合就進(jìn)入低壓狀態(tài)，可能出現(xiàn)局部C4濃度大，沒有充分混合析出而產(chǎn)生安全風(fēng)險的問題。大連石化采取在調(diào)合線混合段末端設(shè)置靜態(tài)混合器的方案。靜態(tài)混合器可以使調(diào)合組分產(chǎn)生劇烈的湍流接觸，短時間內(nèi)完成各調(diào)合組分均勻混合，C4經(jīng)過均勻混合不再產(chǎn)生析出現(xiàn)象。

3.5 其他要求

為確保C4調(diào)合的安全性，在日常操作過程中還應(yīng)注意精細(xì)控制。如關(guān)注C4質(zhì)量變化，力爭控制調(diào)入的C4質(zhì)量穩(wěn)定。關(guān)注調(diào)合流量變化，調(diào)合流量不穩(wěn)定時，不應(yīng)調(diào)入C4。調(diào)合設(shè)施不在理想工況范圍內(nèi)工作時，不應(yīng)調(diào)入C4等措施，以提高C4調(diào)合安全性。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

大連石化汽油產(chǎn)量約36萬t/月，不加入C4調(diào)合蒸汽壓在45～50 kPa之間，引入C4作為調(diào)合組分汽油蒸汽壓提高到63 kPa，可調(diào)入C4組分0.85 萬t/月。蒸汽壓升高提高了油品的點(diǎn)火性能，密度下降約4 kg/m3，使油品輕質(zhì)化，提高燃燒性能，同時這對出廠以質(zhì)量定價終端以體積定價的國內(nèi)市場，可提高油品在批發(fā)商的競爭力。

由于C4的市場價格均顯著低于汽油的價格，以上調(diào)合約可增加經(jīng)濟(jì)效益1 200萬元/月，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié) 論

大連石化C4調(diào)合汽油系統(tǒng)投用以來運(yùn)行安全穩(wěn)定，不但提高了汽油的飽和蒸汽壓，改進(jìn)了汽油的點(diǎn)火性能，而且將低價C4調(diào)入價格較高的汽油中，提高了經(jīng)濟(jì)效益，取得較好的效果。C4參與汽油調(diào)合技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)的是控制C4調(diào)入汽油的過程中和調(diào)合后，C4不會從常壓罐以氣態(tài)形式大量析出導(dǎo)致蒸汽壓超標(biāo)甚至析出而出現(xiàn)安全風(fēng)險，確保調(diào)合過程安全、產(chǎn)品質(zhì)量合格。采取的主要措施有：

（1）根據(jù)蒸汽壓限制，明確C4調(diào)入比例高限；

（2）采用管線調(diào)合方式并確保調(diào)合壓力大于C4飽和蒸汽壓；

（3）采取可靠的壓力監(jiān)控和切斷聯(lián)鎖等安全措施防止C4析出；

（4）調(diào)合混合段末端設(shè)置靜態(tài)混合器確保調(diào)合均勻性；

（5）對調(diào)合成品的蒸汽壓進(jìn)行在線分析監(jiān)控；

（6）提高C4組成的穩(wěn)定性，控制調(diào)合系統(tǒng)在穩(wěn)定可控工況范圍內(nèi)工作。

參考文獻(xiàn)：

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分析測試

Discussion on Gasoline Blending Technology With C4

GUAN Hai-ruo1，HU Rui1，WANG Xiao-jing2，JIANG Qiu-shi1
（1. PetroChina Dalian Petrochemical Company， Liaoning Dalian 116031， China；2. China Petroleum Engineering & Construction Corp. Dalian Branch， Liaoning Dalian 116031， China）

Abstract:Gasoline blending technology with C4 was discussed. The technology can increase RVP and ignition performance， decrease density， improve the market competitiveness and increase economic benefits. C4 overflow risk of blended gasoline was analyzed， the security and quality control measures for the blend were introduced， such as controlling the max ratio of C4， controlling C4 blend pressure， using the static mixer， and so on.

Key words:C4； C4 blend； C4 blended gasoline； Gasoline blending

中圖分類號：TE 624

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0421-02

收稿日期：2015-12-20

作者簡介：關(guān)海若（1973-），男，遼寧省大連市人，高級工程師，1996年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，研究方向：油品儲運(yùn)。E-mail：ghr_dl@petrochina.com.cn。