车用汽油中烯烃含量和芳烃含量现状研究

许腊梅，杜玉琦，张 洁，李缘良，戴光明

(1 北京市产品质量监督检验研究院，北京 101300；2 国家汽车质量检验检测中心(北京顺义)，北京 101300)

随着城市的不断发展，路面上的汽车数量也随之增加。根据国家统计局数据显示2020年民用汽车拥有量27338.56万辆。虽然国家已出台关于小客车数量调控的相关规定，但是也抵挡不住人们购车的欲望。随之而来比较突出的问题是小客车尾气排放污染。

车用燃油是影响机动车尾气排放的重要环节，而其中车用汽油中因为含有毒性和不稳定性的烯烃和芳烃成分会对人体的健康、生活环境或产品的稳定性产生不利的影响[1]。所以在车用汽油、车用乙醇汽油(E10)和车用乙醇汽油调和组分油等产品标准中经常对烯烃含量和芳烃含量进行限制[1]。同时烯烃和芳烃也是影响机动车尾气排放的关键指标。所以降低车用汽油中的烯烃含量和芳烃含量，既是保护环境必须达到的要求，也是燃油生产企业发展的方向。

为了探讨近年来车用汽油中烯烃含量和芳烃含量的真实现状，本文从2018年始，以每年随机选取100组市售车用汽油，共400组样本进行烯烃含量和芳烃含量的检测，对检测结果比对分析。此次检测依据GB/T 30519-2014《轻质石油馏分和产品中烃族组成和苯的测定 多维气相色谱法》[1]检测法测定车用汽油中的烯烃含量和芳烃含量的体积分数。

1 检测仪器与检测方法

1.1 检测仪器简介

本次研究所用到的主要仪器有：多维气相色谱仪，规格型号GC-2014 SFID；气相色谱仪，规格型号GC-2014 FID；电子天平，规格型号万分之一XS204。

1.2 试验内容介绍

1.2.1 项目介绍

烯烃因是一种不饱和烃，化学性质活泼，容易促进臭氧的形成，抗氧化安定性较差。烯烃同时是一种高辛烷值汽油组分，一般由原油催化裂化后形成[3]。由于我国汽油的生产方式是以催化裂化汽油占大多数，而催化裂化汽油中的烯烃含量高，体积分数为40%～60%[4]。因此这些特质会对汽车的进油系统内形成胶质、喷嘴产生积碳发生堵塞和促使发动机效率下降等影响[3]。

芳烃也是一种不饱和烃，含有苯环，其化学性质较稳定，抗爆性好。高分子芳烃会导致火花塞积碳失火和燃烧室沉积物增加，引起排放恶化，同时芳烃燃烧时会形成致癌物质苯，排入大气后会影响人类健康[3]。

本次追踪2018年至2021年共计400组数据了解目前北京市车用汽油中烯烃含量和芳烃含量现状及变化趋势。

1.2.2 方法介绍

烯烃含量和芳烃含量是用多维气相色谱仪进行检测。其检测原理是样品进入色谱系统的分离柱，先使脂肪烃和芳烃组分分离。脂肪烃组分通过烯烃捕集阱时烯烃组分被选择性保留下来。芳烃则是芳烃组分通过六通阀切换使烯烃捕集阱封闭并暂时脱离载气流路，与苯分离，待苯洗脱检测后，通过切换另一个六通阀对C7+芳烃组分进行反吹，使它进入检测器检测，待检测完毕后，再次通过阀的切换使烯烃捕集阱进入载气流路中，待烯烃在烯烃捕集阱中完全脱附并进入检测器检测，此时出现完整峰图，再通过校正的面积归一法进行计算，分别得出饱和烃、烯烃、芳烃和苯的含量[1]。

2 实验结果与讨论

2.1 数据汇总

依据标准方法对各样本进行检测，并将检测结果按照表1和表2进行汇总。分类方法见图1～图8,将烯烃和芳烃各分为三个数据区间。

图1 2018年烯烃含量数据Fig.1 Olefin content data in 2018

图2 2018年芳烃含量数据Fig.2 Aromatics content data in 2018

图3 2019年烯烃含量数据Fig.3 Olefin content data in 2019

图4 2019年芳烃含量数据Fig.4 Aromatics content data in 2018

图5 2020年烯烃含量数据Fig.5 Olefin content data in 2020

图6 2020年芳烃含量数据Fig.6 Aromatics content data in 2018

图7 2021年烯烃含量数据Fig.7 Olefin content data in 2021

图8 2021年芳烃含量数据Fig.8 Aromatics content data in 2018

2.2 讨论分析

表1 烯烃含量数据汇总表Table 1 Summary table of olefin content data

图9 烯烃含量趋势Fig.9 Trend of olefin content

通过对图9和表1进行分析得出：烯烃含量检测值>7.5的数据，2018年占比为75%，2019年该组数据占比为39%，2020年该组数据占比为24%，2021年该组数据占比降至15%；5<检测值≤7.5的数据，2018年至2021年的分别占比为12%、37%、57%、55%；检测值≤5的数据，2018年年至2021年分别占比为13%、24%、19%、30%。结合上述数据可明显看出车用汽油中，高烯烃含量样本数有明显的减少趋势，低烯烃含量样本数有明显的增加趋势。

表2 芳烃含量数据汇总Table 2 Summary table of aromatics content data

图10 芳烃含量趋势Fig.10 Trend of aromatics content

图10和表2进行详细分析得出：芳烃含量检测值>30的数据，2018年检测值占比到56%、2019年检测值占比到54%、2020年检测值占比到53%、2021年检测值占比到49%；25<检测值≤30的数据，2018年至2021年分别占比为43%、36%、46%、45%；检测值≤25的数据，2018年至2021年分别占比为1%、10%、1%、6%。通过上述分析由此看来车用汽油中的芳烃含量也呈现出逐年小幅度的下滑趋势，它的检测值区间大致在25～30之间。

3 结 论

车用汽油中烯烃含量和芳烃含量在近几年呈逐年下降趋势。引起该现象的原因，有以下几点。(1)国家相关部门的严格要求，通过国家标准进行促进。如表3所示，GB 17930-2011《车用汽油》标准中对烯烃含量的标准值由国Ⅲ要求的30%(V/V)[5]，下降至国内现行国ⅥA的标准值18%(V/V)[6]；DB11/238-2016《车用汽油》中的对烯烃含量的标准限值更是低至15%(V/V)[7]；芳烃含量的标准值由国Ⅲ40%(V/V)[8]，下降至国内现行国ⅥA的标准限值35%(V/V)[7]；与北京地标DB11/238-2016《车用汽油》[7]限值一致(北京即将实施新地标，其中标准限值有所下降)[5-8]。(2)以国家标准、地方标准为依据，相关行政部门采取多种手段，定期和不定期的进行监督抽查，同时也采用国家、省市县等各级别的监督、投诉、举报、执法抽查等一系列监管手段，严格把控烯烃、芳烃含量的走向。(3)生产企业对催化裂化技术的改进提升，催化加氢等生产工艺的更多应用，通过技术工艺的改革既保证了辛烷值的稳定，又能减少烯烃芳烃的含量。由此可见降低车用汽油中烯烃芳烃含量是发展的必然趋势，同时也是减少汽车尾气污染保护环境的一种手段。

车用汽油油品质量已经受到市场监督管理局、机动车排放管理中心、生态环境局、标准制定机构等相关政府部门的监管，例如抽样监督、专项监督、降低标准限值和路面尾气检测等。避免私调劣质油品的市场混入。

表3 标准中烯烃、芳烃含量发展趋势Table 3 Development trend of olefin and aromatics in standard

目前车用汽油中烯烃含量和芳烃含量现状表现虽然良好，同时也还是需要广泛的生产企业通过提升炼化工艺水平和优化原料油性质等技术手段[9]，在保证降低对车用汽油其他性能指标影响的情况下继续降低车用汽油中的烯烃含量和芳烃含量。