汽油调和技术进展

王冬梅

（中国石油辽阳石化公司储运一部，辽宁 辽阳 111003）

随着环境保护要求的提高，中国汽油新标准日益严格，汽油国ⅥB 标准于2023 年1 月1 日开始实施，成品汽油生产技术—汽油调和技术必须不断的调整和升级。

1 汽油组分油生产技术

按照中国最新的国ⅥB标准，现有汽油组分油无法调和出硫含量（10 μg/g）、烯烃含量（体积分数为15%）的汽油，因此必须对生产工艺进行调整，需要将汽油组分中硫、烯烃含量降低，同时添加高辛烷值组分油抵消烯烃含量下降带来的辛烷值的损失，最后才能生产出满足新汽油标准的合格产品。

1.1 低硫组分油生产技术

汽油标准中硫含量一直是汽油燃烧环保的重要参考，标准的每次升级都要求硫含量的减少，脱硫技术成为清洁汽油生产的基础技术。

1.1.1 加氢脱硫技术 加氢脱硫技术以法国IFB 研究院与AXENS 公司合作开发的Prime-G+技术和美国埃克森美孚公司的SCANfining 技术为代表，2者的共同点是对二烯烃进行选择性加氢，使其成为单烯烃，产品中的单烯烃被保存下来，辛烷值损失很小，同时得到低硫含量（10 μg/g）的产品。

应用Prime-G+技术的投产装置超过200套［1］。该技术流程包括预加氢，分馏，重汽油馏分脱硫。预加氢将二烯烃转化为单烯烃，分馏出轻重馏分后，硫含量高的重馏分继续脱硫至要求硫含量，可以与轻馏分一起调和汽油或者进一步醚化改质。

SCANfining 技术是美国埃克森美孚公司所研发的选择性加氢技术［2～4］，工业化应用较为广泛，原料适应性强，催化剂是与AkzoNobel 公司合作开发的钴钼RT-225 脱硫催化剂。该技术的优点是产品不需要分离，辛烷值损失很低。1.1.2 吸附脱硫技术美国康菲公司开发的催化裂化汽油吸附脱硫工艺是S-Zorb 技术［5］，吸附剂的使用Ni/ZnO，操作条件温和，可实现循环利用［6，7］，脱硫效率高，并且装置建设费用低，较早地实现了工业化生产。该技术的优点是不产生硫醇，不发生芳烃饱和、加氢裂化和异构化反应等［8］。

1.2 高辛烷值组分油生产技术

为满足新汽油标准，得到更低硫含量的汽油组分，通常都要损失部分辛烷值，如此就需要高辛烷值组分油来调和高标号汽油，其中，醚化、烷基化、异构化技术是成熟的提高辛烷值的工业技术。

1.2.1 醚化技术 醚化技术是通过烯烃和甲醇反应，生成含有醚键的化合物，从而提高辛烷值。该反应不仅能降低烯烃，也能把调和汽油不友好的甲醇进行转化。

UOP 公司的Ethermax 工艺流程为：先将二烯烃选择性加氢为单烯烃，再把产物分离出轻汽油，轻汽油与甲醇进行醚化反应，生成醚化汽油［9］。

1.2.2 烷基化技术烷基化是将短直链烷烃添加烷基，生成支链烷烃，从而提高辛烷值。烷基化油不含氧，可以调和乙醇汽油。

烷基化反应以酸作为催化剂，已经工业化的有氢氟酸、硫酸、固体酸等。其中，采用硫酸和氢氟酸作为强酸催化剂是目前工艺成熟、工业化装置较多的技术路线。

不足之处在于强酸对装置有很强的腐蚀性，且氢氟酸易挥发，对操作人员不够安全，近年来较少应用在工业装置上。固体酸法催化剂不会对装置产生腐蚀，没有排放废液等问题，例如UOP 公司的Alkylene 工艺、美国LUMMUS 公司的AlkyClean工艺等［10，11］。

1.2.3 异构化技术 烷烃异构化工艺是20 世纪80年代国外迅速发展的新的炼油工艺过程［12，13］。异构化与烷基化技术相近，都是通过调整直链烷烃结构，生成支链烷烃来提高辛烷值，以美国UOP 公司和法国石油研究院IFP 公司的技术为代表，烷烃异构化工艺按温度分为高、中、低3种，随着技术发展，能耗高的高温工艺和中温工艺逐渐被淘汰。

2 数学模型的应用进展

通过对汽油调和过程建立数学模型，预测汽油产品质量，调整组分添加配比，减少成本高组分的使用，能够降低经济成本，实现利润最大化。

2.1 成品油配方模拟

李炜等［14］提出了1 种基于改进MKFCM 与XGBoost 结合的多模型集成建模方法。考察罐底余油与批次类型对成品油质量指标的影响，根据动态融合权值对各个子模型进行输出融合，集成各模型就得到各组分油的配比的成品油配方。

2.2 调和油组分配比优化

朱洪翔等［15］以1种基于人工鱼群算法，以调和汽油标准作为约束条件，将非线性规划问题转化为无约束优化问题，避免了复杂的非线性规划的求解过程。通过建立数学模型，对92#汽油和95#汽油调和过程进行优化，研究法辛烷值分别为92.012和95.048，最大程度上减少了高辛烷值组分的使用，增加了经济效益。

PIMS 软件在工业生产过程应用广泛，在生产过程优化，库存管理等方面尤其突出。范蕾蕾等［16］将PIMS软件在92#汽油调和过程中，通过测算MTBE 的比例和成品油利润关系，MTBE 的比例为5.8%、7.0%、8.5%、10.0%、12.0%。通过测算MTBE的比例和成品油利润关系，随着MTBE 含量的增加，利润的变化呈现先快后慢的趋势。考虑到MTBE 供应量、成品油质量以及其它生产具体情况，决定以7%添加为最合理比例。

伍青青等［17］对汽油调和过程建立了3 层混合整数非线性规划（MINLP）模型，并进行优化求解，对汽油调和过程进行模拟优化，提高了生产效率。

上述模型在汽油调和过程中通过模拟调和过程、预测调和结果，增加了对调和过程和调和结果的控制和预期，提高了经济效益。

3 汽油在线调和技术进展

在炼化装置规模较小、计算机自动控制和检测仪表自动化程度较低的生产时期，汽油调和多采用人工技术，以储罐为调和容器进行。

3.1 在线调和系统的建立和优化

李海芹等［18］通过建立在线分析仪系统和在线调和优化控制系统，通过在线调和优化控制主要包括比例控制“优化控制”配方管理等，利用在线汽油调和优化技术，在满足汽油标准的前提下，多添加低成本汽油组分，减少使用高成本汽油组分，使企业经济效益最大化。

汽油的人工储罐调和与在线调和技术特点的对比见表1［18］。

表1 2种汽油调和方式对比

3.2 在线调和系统的硬件和软件配置

熊全能［19］从汽油调和的基本硬件配置要求、汽油调和软件的典型配置、汽油调和的流程优化配置等方面提出在线调和系统配置的若干建议，对于提高在线汽油调和应用效果具有重要意义。

在线汽油调和生产系统，是自动化控制系统和在线检测系统的结合，以汽油质量为最终的控制目标来形成闭环流程。国内汽油生产按规模采取适合的调和方式，储罐调和可以作为在线调和生产调整时的补充手段，例如无法存储过剩组分油可利用人工调和进行销售。

汽油的在线调和属于连续化和自动化生产，各组分油使用均衡，不易产生过多库存，在线质量检测实时反馈生产质量，既能保证成品油质量稳定，也能在生产调整时迅速做出反应，增加企业生产的灵活性和竞争力。

4 结束语

（1）汽油调和过程中各调和组分的生产技术是基础，硫含量、烯烃含量、辛烷值的控制是满足汽油标准的重要指标。随着汽油标准的升级，生产工艺也要随之进行调整。

（2）数学模型在调和过程中的应用是优化生产过程，实现整个生产过程，某个过程或者某些组分油的最优解决方案。

（3）在线调和技术的发展则是炼化装置自动化和连续化生产的必然结果，尤其是在炼化产业大规模化生产中，使整个调和汽油生产过程既快又好，实现了汽油生产线经济效益最大化。