C4参与汽油调合技术探讨

关海若，胡 瑞，王笑静，姜秋实

（1. 中国石油天然气股份有限公司 大连石化分公司， 辽宁 大连 116031； 2. 中国石油工程建设公司 大连设计分公司，辽宁 大连 116031）



C4参与汽油调合技术探讨

关海若1，胡 瑞1，王笑静2，姜秋实1

（1. 中国石油天然气股份有限公司 大连石化分公司， 辽宁 大连 116031； 2. 中国石油工程建设公司 大连设计分公司，辽宁 大连 116031）

摘 要：对C4参与汽油调合技术进行了深入的探讨，阐述了C4调合汽油提高了汽油的蒸汽压、改善点火性能、降低密度等质量指标，提高了市场竞争力，调入低成本C4组分提高经济效益的意义。分析了C4调合汽油存在C4汽化析出的安全风险，提出了C4调合汽油生产过程安全和质量技术控制解决方案，介绍了控制C4调合比例上限原则，确保汽油雷德蒸汽压质量合格及调合安全；控制C4调合压力大于调合温度下C4最大饱和蒸汽压的确定原则及实施方案，防止调合时C4析出；调合线末端加静态混合器确保调合均匀性；增加专用汽油饱和蒸汽压分析仪、增加专用的调合压力检测点与C4调合系统切断联锁等相应的安全控制措施方案。为C4调合汽油生产提供了参考，在实际工作中起到较好的指导作用。

关 键 词：C4；C4调合；C4调合汽油；汽油调合

1 C4参与汽油调合的意义

《中华人民共和国国家标准批准发布公告》［2013年第26号］要求， GB 17930-2013《车用汽油》（代替GB 17930-2011《车用汽油》）于2013年12月18日起发布、实施。车用汽油（IV）规定的技术要求过渡期至2013年12月31日，自2014年1月1日起车用汽油（III）规定的技术要求废止；车用汽油（V）规定的技术要求过渡期至2017年12月31日，自2018年1月1日起车用汽油（IV）规定的技术要求废止［1］。随着汽油质量升级要求，各大炼厂纷纷采用了对催化汽油进行加氢或加氢醚化技术，该技术的使用使得汽油调合组分的蒸汽压大幅降低，使汽油调入C4成为可能［2］。

C4通常指丁烷，调入汽油不但可以提高效益还可以改进汽油性能。目前汽油的价格要高于C4作为液化气的价格，且汽油调入C4可以降低汽油密度，经济效益显著。汽油加氢和醚化技术使用后，汽油调合组分蒸汽压大幅降低，限制了其他低蒸汽压调合组分调入量，增加了生产的苛刻度，调入C4可以提高蒸汽压和辛烷值，降低油品调合的苛刻度。冬季成品汽油蒸汽压基本接近45 kPa的下限值，加入C4可以提高汽油的蒸汽压，改进汽油的点火性能。大连石化于2015年初在国内率先完成了C4调合汽油的改造，实际运行稳定，取得了较好的经济效益，产品的质量也得到了有效的提升。

2 C4参与汽油调合风险分析

单独的C4在常压下为气态，其参与汽油调合的主要风险是调合过程中系统没有有效控制或系统故障时，C4以气态方式进入汽油成品罐，无法很好的溶解到汽油中，在成品汽油罐析出，形成混合性爆炸气体，遇静电或明火而产生安全风险。

3 C4参与汽油调合技术探讨

3.1 确定C4调入高限

为确保C4参与汽油调合的安全和质量合格，首先需要根据调合组分的质量情况确定C4调入的最大比例高限，并在操作中严格控制调入比例小于高限值。确定C4调入比例高限的原则是确保调入C4后成品汽油的蒸汽压符合产品标准，更不会对成品油的常压储罐产生存储风险［3］。如国Ⅴ汽油蒸汽压冬季不大于85 kPa、夏季不大于不大于65 kPa，且不超过常压储罐存储的蒸汽压88 kPa（G）上限要求。大连石化汽油调合组分主要有加氢醚化汽油、重整生成油、重整非芳、石脑油、MTBE和烷基化油等，调合后汽油雷德蒸汽压在45～50 kPa之间，蒸汽压有较大调合空间。C4调合组分采用的是MTBE未反C4，C4的性质见表1，雷德蒸汽压为260 kPa左右。根据汽油调合组分饱和蒸汽压的性质核算确定C4调合最高安全限制比例不超过5%，在实际运行中采取更低的保守调合高限确保调合系统安全运行。具体调入比例高限与炼厂汽油组分油的性质有关，可采用调合实验及内插法确定，也可以采用模拟计算确定［4］。

蒸汽压对调合产品的质量和操作安全至关重要，为确保调合产品蒸汽压受控，要在调合线混合段末端进行蒸汽压在线分析，对调合后汽油成品的饱和蒸汽压进行在线监测，以确保油品调合过程安全、质量合格［5］。

表1 C4主要性质表Table 1 Main properties of C4

3.2 确定调合线混合段压力

调合混合段系统压力低于C4饱和蒸汽压时，C4就会立即气化，无法与汽油组分很好的混合。所以必须控制调合注入点后的混合段压力大于C4在调合温度下的饱和蒸汽压，为保险起见，一般直接控制混合段压力大于调合温度上限的饱和蒸汽压。所以C4调合需要采用管线调合，而不能采用直接向罐内批次调合，因为通常罐液位静压力均小于C4的饱和蒸汽压，C4将会直接气化析出。

图1是各种形式的纯C4组分饱和蒸汽压和温度关系曲线，实际生产中可根据调合C4的组成，查阅相关文献获得C4饱和蒸汽压数据。对于混合C4，可实测饱和蒸汽压，也可委托研究机构模拟计算出混合C4的饱和蒸汽压［6］。大连石化MTBE未反C4组成见表2，雷德蒸汽压为260 kPa左右，根据C4蒸汽压性质、油罐静压头、管线摩阻并考虑一定的安全余量，确定调合线背压控制在350kPa～450 kPa之间。在实际应用中可跟踪C4成分变化，根据不同C4组成及实际饱和蒸汽压值（见图1）适当降低调合线背压，在确保调合安全的前提下，尽量降低能耗。

表2 C4主要组成表Table 2 Components of C4

图1 C4饱和蒸汽压与温度的关系Fig.1 Relationship of C4 RVP and temperature

3.3 采取可靠的防止C4析出措施

C4参与汽油调合带来的最大风险就是C4在调合系统压力失控或窜到低压系统时析出，进而在常压油罐内溢出，而产生安全风险。因此，调合时控制C4调合系统压力稳定及防止C4窜入低压系统是确保C4调合安全的重点，通常采取更高级别的压力监控和切断联锁系统是必要的。

大连石化设计了调合头压力超低限切断C4进料联锁保护，该联锁确保了在压力超低限后，C4不进入汽油调合系统，不会形成C4在汽油中析出，确保调合系统安全。

3.4 控制调合均匀性措施

除上述调合控制措施外，提高C4调入汽油的均匀性非常重要，必须保证系统减压前，C4与汽油调合组分能够充分混合。如果没有很好的混合就进入低压状态，可能出现局部C4浓度大，没有充分混合析出而产生安全风险的问题。大连石化采取在调合线混合段末端设置静态混合器的方案。静态混合器可以使调合组分产生剧烈的湍流接触，短时间内完成各调合组分均匀混合，C4经过均匀混合不再产生析出现象。

3.5 其他要求

为确保C4调合的安全性，在日常操作过程中还应注意精细控制。如关注C4质量变化，力争控制调入的C4质量稳定。关注调合流量变化，调合流量不稳定时，不应调入C4。调合设施不在理想工况范围内工作时，不应调入C4等措施，以提高C4调合安全性。

4 经济性分析

大连石化汽油产量约36万t/月，不加入C4调合蒸汽压在45～50 kPa之间，引入C4作为调合组分汽油蒸汽压提高到63 kPa，可调入C4组分0.85 万t/月。蒸汽压升高提高了油品的点火性能，密度下降约4 kg/m3，使油品轻质化，提高燃烧性能，同时这对出厂以质量定价终端以体积定价的国内市场，可提高油品在批发商的竞争力。

由于C4的市场价格均显著低于汽油的价格，以上调合约可增加经济效益1 200万元/月，经济效益显著。

5 结 论

大连石化C4调合汽油系统投用以来运行安全稳定，不但提高了汽油的饱和蒸汽压，改进了汽油的点火性能，而且将低价C4调入价格较高的汽油中，提高了经济效益，取得较好的效果。C4参与汽油调合技术关键点的是控制C4调入汽油的过程中和调合后，C4不会从常压罐以气态形式大量析出导致蒸汽压超标甚至析出而出现安全风险，确保调合过程安全、产品质量合格。采取的主要措施有：

（1）根据蒸汽压限制，明确C4调入比例高限；

（2）采用管线调合方式并确保调合压力大于C4饱和蒸汽压；

（3）采取可靠的压力监控和切断联锁等安全措施防止C4析出；

（4）调合混合段末端设置静态混合器确保调合均匀性；

（5）对调合成品的蒸汽压进行在线分析监控；

（6）提高C4组成的稳定性，控制调合系统在稳定可控工况范围内工作。

参考文献：

［1］GB 17930-2013，车用汽油［S］.

［2］张芳，周序，杨玉民，曾俊，姚亚平. 利用炼油厂液化气资源解决汽油辛烷值短缺［J］. 当代石油石化，2003（11）：10-15.

［3］吕杭蔚，杨遥. 成品油调和建模及优化方法研究［J］. 计算机与应用化学， 2014（10）：1184-1188.

［4］韩加辉.浅谈大庆炼化公司汽油调和的现状［J］. 科技创新与应用，2012（21）：92.

［5］刘国莉，叶同，王桂玲，珺赵. 成品油调和配方优化研究［J］. 运筹与管理，2015（4）：92-96.

［6］罗春鹏，荣冈. 不确定条件下汽油调和调度的鲁棒优化模型［J］. 石油学报（石油加工）， 2009，25（3）：391-400.

分析测试

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

中图分类号：TE 624

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0421-02

收稿日期：2015-12-20

作者简介：关海若（1973-），男，辽宁省大连市人，高级工程师，1996年毕业于抚顺石油学院化学工程专业，研究方向：油品储运。E-mail：ghr_dl@petrochina.com.cn。