汽油调合生产中主要指标的计算

杨海宏，原 英

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008）

油品调合就是将性质相近的两种或两种以上的石油组分按规定比例，利用一定设备，通过一定方法，达到混合均匀而生产出一种新产品的生产过程。有时根据产品需要适量加入提高产品性能的添加剂，汽油调合过程中，通过在线监测设备实时监控油品分析数据，控制不同组分油的掺调量，最终改变调合后汽油产品的性质，生产出符合要求的产品，各组分掺调量的改变将直接影响调合后的产品性质。随着我厂顺利开工，到目前为止主要汽油产品已增至7 种，包括国Ⅲ93#车用汽油﹑国Ⅲ97#车用汽油﹑93#乙醇汽油﹑粤Ⅳ93#车用汽油和粤Ⅳ97#车用汽油，92#﹑93#出口汽油。这7 种牌号的汽油出厂除了满足国家标准和行业标准外，还满足我厂厂控指标的要求。目前调合汽油的组分油有8 种，包括混合轻石脑油﹑重整汽油﹑重整抽余油﹑催化轻汽油﹑催化中汽油﹑MTBE 和少量的甲苯﹑混合二甲苯。根据我厂汽油组分油的性质，需要调合及控制的主要指标有抗爆性（研究法辛烷值RON）﹑硫含量﹑苯含量﹑芳烃含量﹑烯烃含量﹑氧含量﹑蒸汽压和馏程。

1 汽油调合的机理

各种油品调合，除个别添加剂调合外，大部分为液—液相系互相溶解的均相调合，是分子扩散﹑涡流扩散﹑主体对流扩散这3 种扩散机理的综合作用。分子扩散是由于分子的相对运动所引起的物质传递，在分子尺度的空间进行。涡流扩散又称湍流扩散，当机械能传递给液体物料时，处于高速流体与低速流体的分子界面上流体受到强烈的剪切作用，产生大量漩涡，造成对流扩散，是在局部范围的涡旋尺度空间内进行的。主体对流扩散是一切不属于分子运动或涡流运动而使大范围的全部液体循环流动所引起的物质传递，是在大尺度空间内进行的。

油品调合后的特性，表现在与调合组分间线性和非线性关系上，即表现在组分间有无加和效应的关系上。某一调合后特征等于其中每个组分按其浓度比例叠加的称为线性调合，反之称为非线性调合。

油品调合充分利用原料，合理使用组分增加产品品种和数量，满足市场需求。

2 汽油调合的方法

目前汽油调合主要使用的方法有2 种，分别是油罐调合和管道调合。油罐调合有泵循环和机械搅拌两种方式。泵循环是指将组分油和添加剂送入罐内，用泵抽出油品通过罐内的喷嘴射流混合。机械搅拌是指在罐壁或罐顶安装搅拌器搅拌混合。管道调合是指将各个组分和添加剂按照预定比例同时输送进调合总管，通过管道上静态混合器均匀调合的方法（图1）。管道调合可以在自动化仪表的控制下，实现各组分油经管线静态混合器混流均匀达到自动调合的目的。目前我厂汽油调合使用管道调合，大大降低了人工操作强度，减少了分析频次，节约了调合时间，降低了油品蒸发损耗。

图 1 管道调合流程图

3 我厂组分油的主要性质及产量

我厂主要调合组分有混合轻石脑油﹑重整汽油﹑重整抽余油﹑催化轻汽油﹑催化中汽油﹑MTBE 和少量的甲苯﹑混合二甲苯。正常情况下由于甲苯和混合二甲苯的直接经济效益比调合汽油的经济效益要大，在汽油生产过程中尽可能不使用该芳烃类油品。各组分油品主要指标见表1。

表 1 各组分油主要指标

4 汽油调合生产中主要指标计算

涉及油品质量指标的项目有几十个，而汽油调合生产中涉及的主要指标有辛烷值﹑蒸汽压﹑馏程﹑芳烃﹑烯烃和硫含量等。在油品质量指标项目中，有些在调合过程中呈加成关系，有些则不呈加成关系。

4.1 辛烷值的调合计算

辛烷值在调合时无固定的通用公式，这里介绍两种方法，一种是调合因素法，一种是线性回归比较法。

式中：N—混合汽油的辛烷值（RON或MON）；

V—2 种汽油组分的体积，%；

N—2 种汽油组分的辛烷值（RON 或MON）；

C—调合因数（用于辛烷值大的组分，查图2﹑表3）。

图2 高辛烷值组分混合汽油辛烷值

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表2 高辛烷值组分油调合因数

线性回归比较法：

式中a﹑b﹑c 是各组分的质量百分含量，RONa﹑RONb﹑RONc 是各组分汽油的辛烷值。

线性回归比较法属于经验加和型计算公式，计算方便，容易操作，但计算结果比实际调合结果小，在实际生产中按照不同组分的掺调比例很容易找到实际调合偏差点。该方法将非线性问题在数学意义上进行了线性化，减小了问题的复杂度，对于可加成或近似加成的质量指标都可用该方法进行计算，比如硫含量﹑硫醇性硫﹑密度﹑芳烃﹑烯烃等，但在实际操作中应掌握不同油品性质用该方法调合时的正负效应。

4.2 蒸汽压的调合计算

蒸汽压的计算一般用相对分子质量法和雪夫隆法计算。雪夫隆法是广为采用的简便的经验方法，把各调合组分蒸汽压RVP 的1.25 次幂和其体积分数之积相加起来。这种方法的前提是假设所有组分表现出类似的行为，而不管其组成的不同。

式中：RVP—调合后油品的蒸汽压；

RVPi—调合组分的蒸汽压；

V—调合组分的体积分数。

4.3 抗爆剂（MMT）的调合计算

汽油调合过程中，按照产品性质的要求一般需要添加的添加剂有抗静电剂﹑抗氧化剂﹑抗爆剂等，目前我厂汽油生产主要添加抗爆剂和抗氧化剂。

抗爆剂目前行业允许添加的是锰剂，简称MMT，化学名为甲基环戊二烯三羰基锰，分子式为C6H7Mn(CO)3，其中根据分子量计算锰元素的含量为15.1%。MMT 可提高汽油产品的辛烷值，添加得越多提高的辛烷值也越多。汽油产品质量指标中锰含量指标为：国标锰含量不大于0.016g·L-1。所以在汽油调合过程中使用抗爆剂时最大加入量为0.016g·L-1，即为16mg·L-1。设16mg·L-1为常数n，汽油产品中允许的n 值为0～16 之间。

式中：净调量－汽油净调入升数，L；

n－调合后成品目标值，mg·L-1；

ρ－MMT 密度，g·cm-3；

V%－MMT 浓度。

为了保证数据有可比性，表4 中抗爆剂按照25×10-6定量添加。抗氧化剂俗称安改剂。抗氧化剂可提高汽油产品的诱导期，根据油品性质添加量也有所不同，表3 中国Ⅲ93#车用汽油的使用量为27×10-6。

5 指标计算在实际生产中的应用

目前为止我厂生产的汽油有7 种，包括国Ⅲ93#车用汽油﹑国Ⅲ97#车用汽油﹑93#乙醇汽油﹑粤Ⅳ93#车用汽油和粤Ⅳ97#车用汽油，92#﹑93#出口汽油。这里我们只选取国Ⅲ93#车用汽油做计算调合。

表3 是8 组国Ⅲ93#车用汽油调合比例表，其中轻石脑油组分占调合比例13%～22%，催化轻汽油组分占19%～33%，催化中汽油组分占14%～30%，重整汽油组分占0%～27%，抽余油组分占5%～16%，甲苯组分占0%～23%。由于选国Ⅲ93#车用汽油做例子，MTBE 和混合二甲苯等高成本组分在调合国Ⅲ93#车用汽油时不做考虑。

表3 国Ⅲ93#车用汽油调合比例表

按照表3 中的各组分比例，计算得出最后成品的指标见表4（不含添加剂加成）。

表4 国Ⅲ93#车用汽油计算调合指标

6 实际生产中最终成品指标

按照实际调合比例，最终生产出的汽油成品都在指标范围内，具体成品指标见表5。

表5 国Ⅲ93#车用汽油实际调合指标

按照上面介绍的几种指标计算方法，最终生产出来的汽油成品均符合国家标准及企业标准的要求。

7 结语

前面介绍的计算方法在调合组分稳定的情况下可以很好地指导汽油调合，当原油品种发生改变，生产装置按照加工原料进行工艺调整以后，馏出口的汽油调合组分质量指标也将随之发生变化。在实际生产中，汽油调合受市场变化，原油加工种类变化的影响非常大，所以在人为计算调控的同时还应借助于在线分析仪表的分析和自动调合软件的应用，减少加工不同品种原油时因各组分指标波动大，给汽油调合带来的影响。

[1] 李征西，徐恩文.油品储运设计手册[M].北京：石油工业出版社，1997.158.

[2] 蔡智，黄维秋.油品调合技术[M].北京：中国石化出版社，2006.180-188.

[3] 迟天运.汽油调合非线性模型求解及在线调和的研究[D].大连：大连理工大学，2007.