汽油辛烷值过剩原因分析及措施

2022-03-08赵鑫时军华

炼油与化工 2022年1期

赵鑫，时军华

（中国石化石家庄炼化公司，河北石家庄050099）

辛烷值是表示汽化器式发动机燃料的抗爆性能好坏的重要指标，列于车用汽油规格的首项，在数值上等于在规定条件下与试样抗爆性相同时的标准燃料中所含异辛烷的体积百分数。人为规定抗爆性极好的异辛烷辛烷值为100，抗爆性极差的正庚烷辛烷值为0。2者混合物则以其中异辛烷的体积百分含量为其辛烷值。

测定辛烷值的方法不同，其结果也不同，研究法辛烷值用RON表示，马达法辛烷值用MON表示。高研究法辛烷值（RON）汽油不仅可以适应较高的压缩比，提高发动机的热效率，还可改善汽车排放性能，减少尾气污染［1］。抗爆性是指汽油在气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，辛烷值低抗爆性就差，形成1种不正常的燃烧，称为爆燃。爆燃会造成发动机过热、功率下降、油耗上升，甚至烧毁气门、轴瓦破裂、活塞烧顶，火花塞绝缘体击穿等等不良现象。辛烷值也不是越高越好，发动机压缩比高的汽车应使用高辛烷值的汽油，若压缩比高使用辛烷值低的汽油会发生爆燃，损坏发动机。而压缩比低的发动机若使用高辛烷值汽油时会因为燃烧不充分产生积碳，不能充分发挥发动机动力［2］。因此，需要生产不同辛烷值的汽油满足不同汽车的需求。研究如何控制好出厂汽油的辛烷值，减少汽油辛烷值的过剩，对提高企业的经济效益非常必要。

文中对某炼化公司汽油的辛烷值现状和辛烷值过剩的原因进行了分析，提出了降低辛烷值富裕度的措施，以实现企业的效益最大化目标。

1 汽油辛烷值和企业效益的关系

高标号汽油的生产需要高辛烷值组分所以调合成本高，因此销售价格也高，按目前最新的92#、95#汽油销售价格计算，每提高1个单位辛烷值，价格可提高130元/t。近年来，该炼化公司各牌号的汽油辛烷值与内控指标相比明显偏高，即汽油辛烷值富裕度高，存在质量过剩问题。汽油调合的各组分成本是一定的，辛烷值富裕度高调合效益损失。根据最新的汽油价格测算调合效益，如果出厂汽油辛烷值每过剩1个单位/t，以该公司月销售16×104t汽油计算，就意味着少赚80万元。

2 汽油生产情况

2.1 汽油质量标准

2017年7月，该公司汽油质量升级为国Ⅵ汽油标准［3］，目前主要生产4个汽油牌号：92#、95#乙醇汽油组分油（Ⅵ），92#、95#车用汽油（Ⅵ）。乙醇汽油组分油属于汽油半成品，由销售企业添加10%乙醇，调合为乙醇汽油，添加乙醇后，汽油辛烷值上涨2个单位，芳烃含量、烯烃含量下降10%。所以，乙醇汽油组分油与车用汽油相比，其辛烷值指标低2个单位，芳烃含量、烯烃含量指标高3%、4%［4］，见表1。

表1 汽油内部控制指标

2.2 汽油池各组分

该公司汽油调合组分主要有：S Zorb精制汽油；重整汽油、芳烃抽余油、轻石脑油、甲苯、二甲苯、MTBE、烷基化油［5］。

3 汽油出厂辛烷值的现状

2019年2月～4月，该公司出厂的各牌号汽油（ⅥA）的辛烷值统计数据见表2。各牌号汽油的辛烷值均存在质量过剩情况，整体出厂汽油辛烷值富裕度为0.65。

表2 2～4月份各牌号汽油辛烷值

4 汽油辛烷值过剩的原因分析

要解决汽油的辛烷值过剩的问题，首先要弄清楚目前出厂汽油辛烷值过剩的具体原因。通过对汽油生产的全过程调研，总结出汽油辛烷值过剩的原因主要有以下几个方面。

4.1 催化裂化汽油苯含量高的影响

该公司催化裂化汽油占汽油总产量的65%左右，是最基础的汽油调合组分，其性质的变化对汽油池影响最大［6］。

催化裂化汽油的苯含量上升，汽油中苯含量的调合成为汽油调合的限制条件。催化裂化汽油性质变化主要影响因素为催化裂化反应温度、LTAG回炼量。

提高反应温度，催化汽油辛烷值、芳烃、苯含量升高，降低温度则相反。

增加LTAG回炼量，汽油产量增加，汽油中芳烃含量、苯含量升高，辛烷值略升高。

以8月份数据为例，2套催化裂化装置提高反应温度、投用LTAG回炼后稳定汽油的苯含量上升，S Zorb精制汽油苯含量随之升高，为保证成品汽油苯含量合格，提高了重整汽油、异辛烷的调合比例，精制汽油苯含量的变化见图1，汽油调和比例数据见表3。

图1 S Zorb精制汽油苯含量变化趋势

表3 汽油调合比例对比

4.2 汽油调合方案调整不及时

分析检验计划规定，S Zorb汽油每周1、3、5分析辛烷值。根据目前的生产负荷计算，生产汽油1.5罐/d，分析1次S zorb汽油辛烷值数据可以调合4罐汽油。装置原料变化、工艺参数调整频繁导致的辛烷值变化监控不到位，调合比例未及时修正，就会造成后续汽油调合的辛烷值富裕［7］。

4.3 汽油计划方面的原因

生产根据汽油牌号及各牌号产量计划，测算各项指标需求值。然后分析厂内自产汽油组分指标和月初计划的外购组分量测算汽油池的指标，并与需求值比对。根据比对结果，调整外购汽油组分量。如果出现汽油辛烷值高，低辛烷值组分不足的情况，为保证汽油计划的完成，放宽辛烷值富裕度，优先保证汽油出厂计划。甲苯、异辛烷出厂价格低于汽油价格时，加大甲苯、异辛烷的调合比例，汽油辛烷值富裕度增加，保证了整体效益最大化。以2019年某月的汽油计划的测算为依据，汽油调合的辛烷值需求值为92.23，实际根据汽油池组分的产量推算的汽油池辛烷值为92.88，汽油池的辛烷值富裕0.65。测算数据见表4、5。

表4 汽油生产计划部分指标加权值

表5 汽油池性质

5 改进措施

5.1 严控苯含量

催化裂化汽油性质作为重点监控指标，严控催化裂化反应温度、LTAG回炼量，催化汽油的苯含量平稳控制。月生产计划确认，根据催化汽油的产量要求，合理确定反应温度、催化剂活性、LTAG的回炼量，减少调增次数。工艺参数调增后及时加样跟踪催化裂化汽油苯含量变化趋势，避免影响汽油调合。

2019年11月1～5日，S Zorb汽油苯含量均值1.16%，最高1.22%，5日催化降低反应温度、LTAG回炼量，调整后S Zorb装置精制汽油的苯含量稳定在0.97%。通过监控催化汽油的苯含量，满足汽油调合的要求，避免因苯含量不合格造成的成品汽油辛烷值富裕。S Zorb装置精制汽油的苯含量趋势见图2。

图2 S Zorb精制汽油苯含量变化趋势

5.2 增加分析频次

针对馏出口辛烷值监控频次不足的问题，在原分析计划每周3次的基础上，每次生产调整后质量管理人员提出加样申请，每日监控馏出口辛烷值变化，直至辛烷值数据趋于平稳后恢复正常的分析频次。建立汽油调合台账，实时跟踪汽油调整的全过程，馏出口辛烷值变化后及时使用PBO软件修改调合的比例，控制辛烷值的富裕度。

通过监控实测值和PBO计算值的差值，结合实测值和内控指标的对比，找出偏差规律，发现偏差大时立即调整下1罐的调合比例，将PBO计算值下调降低高辛烷值组分的比例，调整后汽油实测值也相应降低，在保证质量合格的基础上减少质量过剩。

5.3 优化汽油生产计划

汽油生产调合优化分以月度汽油生产计划以及现有条件测算汽油生产月度方案为主，根据市场需求变化、生产装置变化，实时调整优化方案。

针对汽油池辛烷值高的问题，首先减少高辛烷值组分的外购量。其次是加大低辛烷值组分轻石脑油的调合量［8］，在保供中原石化裂解用石脑油的前提下，最大程度的将轻石脑有调入汽油中，降低汽油辛烷值的富裕度，减少效益损失。计划方面要做到紧盯市场，增加高标号的计划量，使计划需求值匹配汽油池的辛烷值，从而提高公司的经济效益。