长庆油田凝析油的汽油调合实验研究

卿大咏

摘 要：以长庆油田提供的凝析油作为基础油调合而成的成品汽油作为研究对象，主要研究调合汽油的辛烷值（研究法辛烷值（RON）、马达法辛烷值（MON）及抗爆指数（ONI））指标、蒸汽压指标、馏程（10%、50%、90%以及终馏点馏出温度）指标、密度指标以及硫含量指标的优化调合方案，使其能够调合出满足国Ⅳ标准的汽油。同时，进行实验测定了大量的调合数据，通过对这些数据的归纳、总结和拟合，为后续预测模型的建立提供数据基础。汽油调合时，主要选用凝析油（60～70 ℃）、凝析油（80～90 ℃）、凝析油（120～200 ℃）、C9（120～160 ℃）、C9（170～215 ℃）、乙醇以及MTBE 这7种组分进行汽油调合实验并对调合后的成品汽油进行表征，结果表明，以凝析油作为基础油能够调合出满足国Ⅳ标准的车用汽油。

关 键 词：汽油调合；凝析油；辛烷值；蒸汽压；馏程

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1697-04

The Gasoline Blending Experimental Study of Changqing Oilfield Condensate

QING Da-yong

（Chemical Engineering Experimental Teaching Center of Southwest Petroleum University， Sichuan Chengdu 610550， China）

Abstract： The paper choosed Changqing condensate oil as the research object. The research focuses on gasoline octane number（research octane number RON， motor octane number MON and antiknock index）， vapor pressure， distillation range（the temperature of 10%， 50%， 90% and final boiling point）， density and sulfur contents optimized blending rule and predict model， which can be complied with Standard Ⅳ. We can get massive experimental data， through the many researches by summing and fitting， the predict models of gasoline blending can be established.At aspect of gasoline blending， the paper choosed condensate oil fraction （including 60～70 ℃， 80～90 ℃， 120～200 ℃）， C9 fraction （including 120～160 ℃ ， 170～215 ℃ ）， alcohol and MTBE to conduct gasoline blending experiment. The result showed condensate oil can be used to blend gasoline that was complied with standard Ⅳ.

Key words： Gasoline blending； condensate； octane； vapor pressure； Distillation Range

由于我國原油产地分布广泛，原油来源不同，加工工艺各异，各个炼油厂所得的产品组成差异也较大，因此各个汽油指标模型对不同的炼油厂的适用性是不尽相同的，本文针对长庆油田提供的凝析油（60～70 ℃）、凝析油（80～90 ℃）、凝析油（120～200℃）馏分作为汽油调合的基础用油，以 C9（120～160℃）馏分、C9（170～215 ℃）馏分、乙醇以及 MTBE 作为汽油调合的添加剂进行汽油调合，并针对凝析油研究出一系列适合的模型具有非常实用的价值与现实意义。

1 实验部分

1.1 汽油辛烷值的测定

（1）测定样品：各调合后汽油油样。

（2）实验仪器：ASTM-CFR 试验机。

（3）实验方法：测定 RON 和 MON 时，采用 GB/T 503.1995 标准。

1.2 汽油馏程的测定

（1）测定样品：各调合后的汽油油样。

（2）实验仪器：YT-6536 汽油馏程仪；125 mL蒸馏瓶；100 mL 量筒干支 ；SJ9-211079101 型秒表；上海手表五厂。

（3）实验方法：常压蒸馏：采用适用于测定轻质石油产品汽油 GB255-7（88）标准。

1.3 汽油雷氏蒸汽压的测定

（1）测定样品：各调合后汽油油样。

（2）实验仪器：BSY-112 型饱和蒸汽压测定器。

（3）实验方法：采用 GB257-61。

1.4 汽油密度的测定

（1）测定样品：各调合后的汽油油样。

（2）实验仪器：SY-Ⅱ型密度计。

1.5 汽油硫含量的测定

（1）测定样品：各调合后汽油试样。

（2）实验仪器：WK-1 型微库仑滴定仪、微量注射器。

2 汽油调合实验结果与讨论

2.1 凝析油的组分测定与分析

本课题以长庆油田公司提供的凝析油作为分析对象，主要针对凝析油及各组分的主要物性进行分析研究，从而得到汽油调合模型的基础数据，为后续的模型建立提供理论依据。凝析油的各部分的表征数据分别参见表 1、2、3及 4。

表1 凝析油各馏分的馏程

Table 1 The distillation range data of condensate oil fractions ℃

馏分 凝析油 61～76 76～120 120～180 >180

IBP 75.2 63.2 92.0 118.0 163.0

10% 101.5 68.4 97.0 128.0 209.5

30% 126.5 72.3 101.0 136.0 228.0

50% 152.6 76.0 111.7 150.0 248.0

70% 197.5 80.3 111.7 161.0 275.5

90% 277.9 92.7 126.3 183.0 320.0

95% 282.0 97.0 135.6 191.0 -

EBP 282.0 97.0 135.6 191.0 -

表2 凝析油各馏分的硫含量

Table 2 The sulfur content data of condensate oil fractions

序号 名称 单位 数据

1 凝析油 μg.g-1 40.65

2 61～76 ℃馏分 μg.g-1 108.52

3 76～120 ℃馏分 μg.g-1 77.28

4 120～180 ℃馏分 μg.g-1 21.98

5 >180 ℃馏分 μg.g-1 44.23

由于长庆油田凝析油的抗爆性能和蒸发性能等方面不能达到国Ⅳ标准，故它不能单独作为车用汽油燃料[1]。由表2可知，在长庆油田凝析油馏分中含硫较高的 61～76 ℃馏分的含硫量只达到了108.52μg/g，由于未来车用汽油要向低硫的方向发展，所以凝析油是用作汽油调合的优质原料。

2.2 调合汽油的馏程测定

馏程测定的实质是将一定体积或重量的油品加热蒸馏，测出各流出量的相应温度，或相当于一定馏出温度的流出量。汽油各点馏出温度是汽车使用性能好坏的主要指标[2]：10%馏出温度与起动性能有关，相对表示汽油中轻馏分的含量；50%馏出温度与加速性能有关联，汽油的平均挥发性能以及加速性能一般由它来表示；90%馏出温度与燃烧的安全性有关，汽油重组分含量由它来表示，它用来考察汽油是否充分被蒸发燃烧。终馏点，它表示汽油中含最重馏分的沸点。

表 3 凝析油各馏分族组成

Table 3 The group composition data of condensate oil fractions

序号 馏分/℃ 烷烃，% 环烷烃，% 芳烃，%

1 61～76 ℃ 92.274 5.351 2.375

2 76～120 ℃ 65.121 29.265 5.614

3 120～180 ℃ 69.157 22.489 8.354

表 4 凝析油实沸点窄馏分的密度

Table 4 The density data of true boiling point narrow fractions for the condensate oil

序号 窄馏分/℃ 密度/（g·mL-1）

1 初馏点-60 0.657 2

2 61～76 0.698 4

3 76～90 0.700 3

4 90～100 0.715 3

5 100～114 0.746 2

6 114～120 0.750 1

7 120～125.3 0.755 3

8 125～130 0.758 5

9 130～137 0.760 2

10 137～144 0.764 3

11 144～153 0.768 4

12 153～165 0.774 5

13 165～180 0.781 7

14 >180 0.825 9

本文中餾程的测定选择恩氏蒸馏法进行常压蒸馏实验，取 100 mL 以凝析油为基础油的调合成品汽油放置在标准的蒸馏瓶中，按照 GB515-77（88）石油产品馏程测定装置技术条件、按规定的加热速度和蒸馏速度，保持从开始加热到初馏点时间在 5～10 min 蒸馏汽油试样，其馏出速度应该保持在 4～5 mL/min，调合汽油各组分的配比方案和各组调合汽油的馏程测定数据见表 5及表 6。

由表5和表6可以看出，序号1、2、3 组调合组分的重组分（凝析油（120～200 ℃）馏分、C9（170～215 ℃）馏分和乙醇）添加量较多，虽然馏程10%、50%、90%以及终馏点的温度满足车用汽油国Ⅳ标准（见表 4），但是这三组残余量均超过 2%的国Ⅳ标准[3]，故按照序号 1、2、3 组调合方案调合出的汽油不符合国Ⅳ标准车用汽油指标。

表 5 调合汽油各组分配比方案

Table 5 The proportion of the blending gasoline mL

序号 凝析油60～70℃ 凝析油80～90℃ 凝析油120～200℃ C9120～160℃ C9170～215℃ 乙醇 MTBE（AR）

1 10 0 25 0 15 30 15

2 10 0 27 10 10 30 15

3 10 22 26 10 3 10 15

4 10 22 25 22 2 10 12

5 10 22 24 21 2 10 12

6 10 21 23 21 2 10 12

7 10 25 22 15 2 10 13

8 10 24 30 15 2 10 13

9 10 23 25 15 2 10 13

10 10 22 30 15 3 10 15

11 10 23 24 15 3 10 15

12 10 24 24 14 3 10 15

13 12 25 26 15 2 10 10

14 12 28 23 15 2 10 10

表 6 各組调合汽油的馏程测定数据

Table 6 The distillation range measured data of the blending gasoline

序号 初馏点/℃ 10%/℃ 50%/℃ 90%/℃ 终馏点/℃ 残余量，%

1 61 68 78 170 184 6.0

2 64 70 80 165 188 6.0

3 60 65 97 186 197 2.12

4 59 64 104 181 190 1.50

5 59 64 104 182 189 1.54

6 59 65 103 182 189 1.56

7 59 65 106 185 190 1.60

8 59 66 105 185 191 1.63

9 59 65 104 186 192 1.64

10 60 66 100 181 196 1.65

11 59 66 104 181 196 1.65

12 59 65 105 180 196 1.66

13 61 66 105 185 190 1.62

14 61 6 108 183 188 1.59

表 7 符合标准的调合汽油各组配比方案

Table 7 The proportion of the blending oil complied with standard Ⅲ mL

序号 凝析油60～70℃ 凝析油80～90℃ 凝析油120～200℃ C9120～160℃ C9170～215℃ 乙醇 MTBE（AR）

1 10 22 22 22 2 10 12

2 10 22 23 21 2 10 12

3 10 21 24 21 2 10 12

4 10 25 25 15 2 10 13

5 10 24 26 15 2 10 13

6 10 23 27 15 2 10 13

7 10 22 25 15 3 10 15

8 10 23 24 15 3 10 15

9 12 24 24 14 3 10 15

10 12 25 26 15 2 10 10

11 12 28 23 15 2 10 10

根据 1、2、3 组的调合方案，可以总结出是汽油调合实验添入的重组分偏多造成了汽油馏程的残余量过大（1、2、3 组均超过了国标规定的2%），所以应该增大汽油调合组分轻组分的添加量，在汽油调合组分中增加了凝析油（80～90 ℃）馏分和 C9（120～160 ℃）馏分两种调合组分，并在实验中不断地增加这两种组分的添加量，经过多次汽油调合实验并合理优化参与汽油调合的调合组分添加量[4]，从而得到了序号 4-14 这 11 组汽油调合方案，并同时满足车用汽油国Ⅳ标准中馏程的规定要求。将这 11 组数据重新排序以方便后续实验进行说明，数据见表 7。

2.3 调合汽油质量指标的测定

本实验主要对上述馏程测定合格的11 组数据（见表7）分别进行马达法辛烷值、研究法辛烷值以及抗爆指数的测定。上述的两种方法只能片面地在某种单一的实验条件下，反映出汽油试样的抗爆能力，都不能完全地反映出汽油试样的抗爆能力，所以本文又对抗爆指数进行了实验测定。根据抗爆指数公式（RON+MON）/2 算出 11 组调合方案中汽油的抗爆指数（ONI）[5]。调合汽油的 MON、RON 以及 ONI 的实验数据详见表8。

表 8 调合汽油的马达法、研究法辛烷值和抗爆指数的结果

Table 8 The measured data of RON & MON for the blending gasoline

序号 实测 MON 实测 RON 实测 ONI

1 85.7 95.8 90.75

2 85.8 96.0 90.90

3 83.5 96.3 89.90

4 86.5 97.0 91.75

5 85.2 97.1 91.15

6 83.0 97.1 90.05

7 87.0 97.2 92.10

8 88.2 97.2 92.70

9 88.6 97.2 92.90

10 84.9 95.6 90.25

11 84.6 95.4 90.00

由表 8 可知，按照表 7 中调合方案调配出来的汽油 MON、RON 以及ONI 三个质量指标可以满足车用汽油国Ⅳ标准中的规定（见表 4），因此这 11组调配方案能够满足凝析油调合汽油在抗爆性能方面的要求[6]。

本实验主要对上述馏程测定合格的 11 组调合数据（见表 7）分别进行调合汽油的蒸汽压、密度以及硫含量的测定，实验结果见表 9。

表 9 调合汽油蒸汽压、密度及硫含量的实测结果

Table 9 The measured vapor pressure，density and sulfur content data of the blending

序号 实测蒸汽压/kPa 实测密度/（g·mL-1） 实测硫含量，%

1 26.1 0.701 0.000 59

2 28.4 0.703 0.002 72

3 31.5 0.705 0.002 84

4 23.8 0.756 0.002 58

5 25.8 0.759 0.003 29

6 30.9 0.760 0.003 83

7 33.0 0.756 0.003 05

8 30.1 0.750 0.002 44

9 28.5 0.749 0.002 51

10 24.3 0.758 0.001 76

11 16.1 0.757 0.000 82

由對比可知，上述11组调合汽油的蒸汽压测定值均小于65 kPa 的夏季值，故调合后汽油的蒸汽压满足车用汽油国Ⅳ标准；又通过查阅文献可知，汽油的密度一般在0.7～0.76之间，上述11组实验的测定密度值均符合规定，故上述11组调合方案满足汽油对密度要求；由表4可知，车用汽油国Ⅳ标准中硫含量的质量分数是不大于0.005%，在表9中调合汽油的硫含量均符合国家标准[7， 8]。综上所述，按照上述 11 组汽油调合方案调配出来的汽油能够符合国Ⅳ标准，因此，可以使用这些方案来进行汽油质量指标数学模型的建立或验证。

3 结 论

利用长庆油田的凝析油作为汽油调合的基础油是本文的创新点，调合组分有 C9、乙醇和 MTBE，分别对其辛烷值、蒸汽压、密度以及硫含量进行测定，结果表明，利用凝析油作为汽油调合的基础用油完全可以调合出满足国Ⅳ标准的车用汽油。

参考文献：

[1]王伟，李泽飞，黄燕.基于油品性质的汽油调合辛烷值模型的选取[J].石油学报，2006，22（6）：39-44.

[2]程辉，刘朝，钱锋.新的汽油调合辛烷值模型及其现场应用[J].计算机与应用化学，2010， 27（10）：1317-1320.

[3]刘朝.汽油调合系统的设计及应用[D].上海：华东理工大学，2011.

[4]薛美盛.成品油调合调度优化模型及应用[J].石油炼制与化工，2005， 36（3）： 64-68.

[5]朱文娟， 李建雄. 兰州石化汽油在线管道调合的应用[J]. 甘肃科技， 2009， 25（8）： 37-39.

[6]P. Nikos， G. Vassilis， F. Charalambos. Octane number prediction for gasoline blends[J]. Fuel Processing Technology. 2006， 87（6）： 505-509.

[7]王志敏， 佟天宇， 张照飞. 凝析油用作调和汽油的工艺研究[J] . 石化技术与应用，2011， 29（2） ： 134-136.

[8]安洋， 宋官龙， 赵德智. 以凝析油为基础油的汽油调合数学模型[J].辽宁石油化工大学学报， 2013， 33（1）： 1-4.