油品質(zhì)量升級對車用汽油主要性能的影響分析

張浩 熊云 許世海

摘 ?????要： 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件對某煉廠近10年來1?480批次93#車用汽油（國V標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后牌號變更為92#）的出廠質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了在質(zhì)量升級過程中加工工藝的變化對油品組成和性能的影響情況。研究結(jié)果顯示，隨著汽油標(biāo)準(zhǔn)的更新升級，該煉廠出廠車用汽油的硫、烯烴、苯、錳等含量逐漸下降;芳烴含量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)逐漸上升，國V標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后才出現(xiàn)下降;T50蒸發(fā)溫度在國V標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后出現(xiàn)顯著降低。

關(guān) ?鍵 ?詞：車用汽油;質(zhì)量升級;硫;油品質(zhì)量管理

中圖分類號：TE 626.21 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2019）11-2646-04

Effect of Oil Quality Upgrade on Main Performance of Motor Gasoline

ZHANG Hao¹， XIONG Yun²， XU Shi-hai²

（1. Zhenhai Refinery?Representative Office， Zhejiang Ningbo?315207， China;

2. Department of Oil Engineering， Army?Logistic University of PLA，?Chongqing 401311， China）

Abstract： SPSS19.0 statistical software was used to analyze the quality data of 93# motor?gasoline （ motor?gasoline brand was changed to 92# after the implementation of National V Standard）produced by a refinery in the past 10 years. The influence of process changes on the composition and performance of oil products during the quality upgrading process was studied to provide guidance for oil quality management. The results showed that with the upgrade of motor?gasoline standard， the sulfur， olefin， benzene and manganese content of motor?gasoline produced by the refinery decreased gradually. The aromatics content of the motor?gasoline increased gradually within the standard range but decreased after the implementation of the National V Standard. The 50 percent distil-off temperature of the motor?gasoline decreased significantly after the implementation of the National V Standard.

Key words： Motor gasoline;Quality upgrade;Sulfur;Oil quality management

近年來，霧霾問題成為公眾討論的熱點(diǎn)話題，汽車尾氣作為空氣污染中的重要組成，備受人們關(guān)注。本文著重研究分析某煉廠近十年來車用汽油在質(zhì)量升級過程中加工工藝的變化對油品組成和性能的潛在影響，為油品質(zhì)量管理提供參考。

1 ?霧霾與汽油的關(guān)系

汽車尾氣的本質(zhì)是化石燃料的燃燒生成物。霧霾中影響能見度的物質(zhì)主要有以下4類：硫酸鹽（主要由二氧化硫進(jìn)一步氧化產(chǎn)生）、硝酸鹽、黑碳、有機(jī)氣溶膠。其中，汽車尾氣排放中則包含了其中的三種成分：硝酸鹽主要由氮氧化物進(jìn)一步氧化產(chǎn)生;黑碳是汽柴油不完全燃燒時(shí)的產(chǎn)物，尤其是城市交通堵塞時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空轉(zhuǎn)時(shí)間長，生成黑碳量更大，它雖在PM2.5的構(gòu)成中占比較低，通常在3%～5%，但對能見度的影響可達(dá)12%;汽車尾氣中的有機(jī)烴是有機(jī)氣溶膠主要來源。由此可見，影響霧霾能見度的4類主要物質(zhì)中有3類與汽油燃燒排放物有直接關(guān)聯(lián)，控制排放物的關(guān)鍵是燃料的清潔化^[1]。

2 ?汽油質(zhì)量升級之路

國務(wù)院辦公廳于1998年9月正式發(fā)布了《關(guān)于限期停止生產(chǎn)銷售使用車用含鉛汽油的通知》，拉開了我國汽油質(zhì)量升級的序幕，從此，至2019年1月1日全國全面供應(yīng)符合第六階段強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)VIA車用汽油，歷經(jīng)20余載，我國逐步完成了六個(gè)階段的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)升級（見表1），分別對應(yīng)國I、國II、國III、國IV、國V、國Ⅵ汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，硫含量從不大于1?000?ppm逐步降低至不大于10?ppm，烯烴從國III標(biāo)準(zhǔn)起逐步降低至不大于18%（體積分?jǐn)?shù)），芳烴含量從國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)起限制至不大于35%，其他相關(guān)參數(shù)逐步嚴(yán)控，燃燒排放物對大氣危害程度大幅降低。

3 ?質(zhì)量升級主要技術(shù)途徑

從我國汽油池組成來看，催化裂化（FCC）汽油始終是我國生產(chǎn)車用汽油的最主要的調(diào)和組分。根據(jù)各煉廠油品生產(chǎn)的加工方案和工藝的不同，F(xiàn)CC汽油在車用汽油中的占比高達(dá)（1/3）～（4/5），其硫含量、烯烴含量約占成品油硫含量、烯烴含量的90%，對辛烷值的貢獻(xiàn)約為60%～70%^[2]。因此，車用汽油質(zhì)量升級的主要途徑是在盡可能最大保持保持辛烷值的同時(shí)降低FCC汽油的硫和烯烴含量。

3.1 ?吸附脫硫技術(shù)

S-Zorb吸附脫硫技術(shù)是由美國康菲石油（Conoco Phillips）公司開發(fā)研制。該技術(shù)將流化床反應(yīng)器和連續(xù)再生技術(shù)進(jìn)行了組合，主要應(yīng)用于FCC汽油和柴油脫硫。吸附原理是在臨氫條件下將含硫化合物吸附在吸附劑表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將硫原子留在吸附劑表面，吸附劑主要成分是ZnO，其他成分還包括Al₂O₃，SiO₂和NiO^[3]。該技術(shù)脫硫率高、耗氫量少、辛烷值損失小，可以將汽油中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 800 mg/L 降至25 mg/L 以下，而抗爆指數(shù)損失<1.0^[4]，是現(xiàn)有生產(chǎn)滿足新標(biāo)準(zhǔn)超低硫汽油的關(guān)鍵技術(shù)之一。2007年，中石化北京燕山分公司建成了我國首個(gè)S Zorb催化裂化汽油吸附脫硫裝置，投產(chǎn)之后，中石化整體收購了該技術(shù)并進(jìn)行了改進(jìn)^[5]，已在洛陽、石家莊等多家煉化應(yīng)用。

3.2 ?選擇性加氫脫硫技術(shù)

FCC汽油中，烯烴集中分布在低沸點(diǎn)的輕餾分（LCN），其烯烴含量高于全餾分 FCC 汽油烯烴含量，小分子烯烴辛烷值較高，硫化物以小分子硫醇為主，而硫化物集中分布在高沸點(diǎn)重餾分（HCN）中，其烯烴辛烷值較低，烯烴含量低于全餾分汽油，硫化物以噻吩、烷基取代噻吩、硫醚的形式存在為主^[6]。針對該特點(diǎn)，通常采取將已加氫處理或未處理的全餾分FCC汽油進(jìn)行輕重油切割，再對輕重組分分別處理的方法，以達(dá)到降低FCC汽油中硫和烯烴含量的目的，所采取的技術(shù)各具特點(diǎn)（見表2）。

4 ?汽油出廠質(zhì)量變化

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件對某煉廠200批次國II車用汽油、561批次國III車用汽油、292批次國IV車用汽油和427批次國V車用汽油，合計(jì)1?480批次車用汽油主要出廠質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所有化驗(yàn)資料分析結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并予正態(tài)分布檢驗(yàn)，滿足正態(tài)分布后，兩樣本的數(shù)據(jù)比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，若不滿足正態(tài)分布，兩樣本的數(shù)據(jù)比較使用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，所有檢驗(yàn)以P<0.05表明差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

調(diào)查結(jié)果詳見表3、圖1-圖5。

分析以上數(shù)據(jù)可知，該煉廠出廠的車用汽油中，硫含量隨著新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行有了顯著降低，在生產(chǎn)國III汽油時(shí)，硫含量已基本達(dá)到國IV標(biāo)準(zhǔn)要求，國V汽油的硫含量基本處于標(biāo)準(zhǔn)要求的三分之一，為今后硫含量的進(jìn)一步降低打好了基礎(chǔ);50%蒸發(fā)溫度在Ⅱ到Ⅳ的標(biāo)準(zhǔn)中呈現(xiàn)增加趨勢，但在國Ⅴ執(zhí)行后出現(xiàn)了明顯的降低;烯烴含量降幅明顯，且從國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)開始已大大低于標(biāo)準(zhǔn)要求;

芳烴含量在歷次標(biāo)準(zhǔn)更新后出現(xiàn)較大增幅，在國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后，較國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了顯著降低;烯烴芳烴總含量持續(xù)降低，10%、90%蒸發(fā)溫度、終餾點(diǎn)雖有顯著性差異，但變化幅度較小;其他數(shù)據(jù)未發(fā)生顯著變化。

5 ?汽油質(zhì)量變化帶來的影響

硫含量的大幅降低，直接減少了燃燒排放中二氧化硫和硫酸鹽顆粒物的含量，極大減少了車輛排放對空氣的污染程度，同時(shí)提升了車輛排放控制裝置的效能，延長發(fā)動(dòng)機(jī)、排放裝置工作壽命，降低保養(yǎng)成本^[7]，減少了成品汽油在儲存、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)中對容器的腐蝕，延長了油罐、管道等的保養(yǎng)期限，緩解了罐車清洗難度，大大降低了儲罐自燃風(fēng)險(xiǎn)。

烯烴的降低，有利于減少CO排放量，但不利于THC（總碳?xì)浠衔铮┑慕档?。這是因?yàn)橄N的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快，在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以加快發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)油品的燃燒，縮短著火落后期和燃燒持續(xù)時(shí)間，降低THC排放量^[8]。烯烴和芳烴總含量的降低，有利于汽油清凈性的優(yōu)化，降低尾氣排放特別是低溫啟動(dòng)后的排放，減少沉積物的形成。在高烯烴含量的汽油中，C5以下的烯烴、烷烴含量比較高，其蒸汽壓較高，所以低烯烴含量的汽油蒸汽氣壓相對較低，烯烴含量的降低有利于降低總蒸發(fā)排放^[9]。

T50蒸發(fā)溫度的降低，有利于提高汽車的低溫啟動(dòng)性，有利于汽油的充分燃燒。

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