国Ⅵ升级过程车用汽油辛烷值分布特点及原因分析

王鹏飞，管 华，巩 赫，李少玉，郑 煜

（中石化石油化工科学研究院有限公司，北京 100083）

车用汽油辛烷值是评价车用汽油抗爆震性能的重要特性指标，是保证汽油在发动机内平稳燃烧的重要因素[1]。伴随着排放及能耗法规日趋严格，汽车发动机研发制造向小型化和高压缩比方向发展，在高负荷以及更极端的工作条件下使用辛烷值不足的汽油会引发超级爆震，对发动机零部件造成严重损坏[2]。因此，保证车用汽油产品辛烷值稳定性是油品质量升级过程中的重要任务。

2018—2022年我国车用汽油产品历经国Ⅴ到国ⅥA阶段的过渡期、国ⅥA正式实施期、国ⅥA到国ⅥB 的过渡期3 个阶段。自2019 年起，国家推行实施国Ⅵ标准车用汽油并对车用汽油中的烯烃、芳烃等高辛烷值组分的含量上限进行下调。汽油中的烯烃含量主要来源于催化裂化工艺[3-4]，芳烃含量主要来源于以石脑油为原料的催化重整工艺[5]，催化裂化组分和重整组分都是车用汽油辛烷值的重要组成部分。国家标准发布实施后，高辛烷值组分含量被限制，促使企业优化调和配方，用以保证汽油产品辛烷值达标。对车用汽油辛烷值持续监控，将有助于反馈产品质量与调和配方适应情况，为市场提供更优质更清洁的车用汽油产品。

以92号和95号车用汽油产品为研究对象，针对研究法辛烷值（RON）检测数据进行全面统计分析，可以有效显示车用汽油在烯烃和芳烃含量上限不断降低的过程中RON的变化情况，同时也可以在车用汽油品质要求迈向更环保、清洁的大方向下掌握车用汽油整体的产品质量情况。

1 实验部分

1.1 实验材料

选取2018—2022年炼化企业生产的同一批次车用汽油以及销售企业采购或外购的92号和95号车用汽油样品，执行GB/T 17930—2016《车用汽油》标准，不包括含有乙醇组分的车用汽油及执行北京或其他地方产品标准的车用汽油。

1.2 实验方法

采用GB/T 5487—2015《汽油辛烷值的测定研究法》对选取样品RON进行检测。该方法是一种使用特定单缸发动机在相对温和条件下测定点燃式发动机燃料RON的方法，也是车用汽油产品标准中规定的测定汽油RON的标准方法。

2 结果与讨论

2.1 样品RON 分析

以样品收集年度为单位，分别统计了92号和95 号车用汽油RON 的平均值、中位值及最大值，结果如表1所示。

表1 2018—2022 年车用汽油RON 总体情况

由表1看出，2018—2020年92号车用汽油的RON 呈现逐年降低趋势，2021 年RON 平均值明显增大并在2022年基本回落至2018年水平，说明在2019年推行车用汽油产品国Ⅵ标准、优先满足产品质量要求后，企业通过配方调整优化，在确认RON指标已经达标且保持稳定的情况下，针对产品经济性再度优化配方，使RON 回到2018 年未限制烯烃和芳烃含量时的水平，实现了产品质量与经济性的最优平衡状态。但与此同时，中位值数据表明，2022 年92 号车用汽油RON 水平整体处于较高状态。95号车用汽油RON各项统计值的变化规律与92号车用汽油基本相同，唯一差别在于2022 年抽检样品RON 的中位数相比于2021年数据没有明显降低。

在车用汽油国ⅥA 产品标准正式实施以后，烯烃和芳烃等高辛烷值组分受限，汽油RON出现了一定程度的下降。损失的RON 只能依靠烷烃或RON改进剂进行补充，由于产品标准中对氧含量的限制，异构烷烃成为主要选择。随着烷基化调和组分油的工艺成熟、产量逐年增加，损失的RON依靠异辛烷调和组分油进行填补，RON逐渐恢复至2018 年水平，并为车用汽油国ⅥB产品标准实施后，烯烃含量上限由18%下调至15%时的RON损失做好了准备。

将选取的2018—2022 年92 号及95 号车用汽油样品的芳烃、烯烃含量与RON相关联，结果如图1所示。

图1 2018—2022 年92 号与95 号车用汽油RON 与烯烃、芳烃含量注：图1 中蓝色虚线代表车用汽油执行国Ⅴ标准阶段时对汽油中烯烃和芳烃含量的限制，黑色和红色虚线分别代表车用汽油执行国ⅥA 和国ⅥB 标准阶段对汽油中烯烃和芳烃含量的限制

将图1 按照车用汽油标准不同阶段对烯烃和芳烃含量的限制分为多个区域，从图1a 可以看出，蓝色区域分布范围说明92 号汽油中RON 较低的样品具有烯烃含量极低或芳烃含量极低的特征，橙色及红色区域分布位置可以看出92号汽油质量升级过程中高RON汽油的烯烃和芳烃含量特征由低芳烃高烯烃含量转变为低烯烃高芳烃含量。从图1b 可以看出，自2018 年进入国Ⅴ到国ⅥA阶段的过渡期起，95号车用汽油已经可以满足国ⅥA标准中对于烯烃含量限制的要求，95号汽油质量升级过程中，芳烃含量保持在17%～35%，高RON样品烯烃含量大多分布在8%～13%。95号汽油RON 更多依靠芳烃组分和异构烷烃组分提供，在进行质量升级后大多数产品RON有所提升，升级后较低RON的样品数量明显减少。

2.2 2018—2022 年数据分布分析

通过将2018—2022 年92 号车用汽油RON 数据采用绘制直方图的方法进行分析，可以更直观地查看RON整体分布以及存在的质量风险和质量过剩等情况（见图2）。

图2 2018—2022 年92 号汽油RON 分布情况数量 累计占比

从图2 看出，92 号车用汽油样品中，各年度RON 超出中位值0.5 个单位以上的样品数量占样品总量的比重均不超过10%，说明92号车用汽油没有普遍出现RON指标大幅超出使用要求，即质量过剩的现象。由于RON检测方法存在重复性与再现性，若不同实验室或机构的检测结果差异超出限定范围，导致产品被判定不合格，即该产品存在质量风险。将测试方法规定的重复性数值0.2作为质量风险的边界范围，可以发现，RON 在92.0 ～92.2 的样品在总体样品量中占比均不超过10%，说明92号汽油RON不存在明显的质量风险。

从数据分布情况来看，2018 年、2021 年和2022年的样品RON趋于正态分布，大多数样品的RON分布在92.9～93.2，占样品总量的40%以上。2019年和2020年样品RON呈现双峰分布，2个集中峰之间差距不小于0.4个单位，单峰样品量占比均超过样品总量的20%，说明与2018年、2021年和2022年数据相比，部分92号车用汽油受国ⅥA标准发布实施后的影响显著，RON损失较为明显。

统计分析2018—2022 年95 号车用汽油RON数据，绘制直方图，查看RON分布情况以及存在的质量风险和质量过剩情况（见图3）。

图3 2018—2022 年95 号汽油RON 分布情况数量 累计占比

从图3看出，95号车用汽油样品中，RON超出中位数0.5个单位以上的样品数量在各年度样品总量中占比均不超过10%，RON质量过剩并不是95号汽车用油普遍存在的现象。将测试方法规定的重复性数值0.2作为质量风险的边界范围，可以看出，RON 数值在95.0 ～95.2 的样品在总体样品量中占比均不超过8%，95 号汽油RON 不存在明显的质量风险。

从数据分布情况来看，除2020 年RON 分布较为平均外，其他年度样品RON都较趋近于正态分布，大多数样品的RON 分布在95.7 ～96.3，占总样品量的50%以上。2020 年样品的RON 呈现单值集中的状态，RON数值为95.5的样品占比超过30%。可以看出，2019年和2020年95号车用汽油RON集中范围较其余年份偏低，RON数值低于96.0 的样品占比超过50%，结合表1 数据可以得出，2019年和2020年95号车用汽油受国ⅥA标准实施影响显著，RON损失较为明显。

2.3 炼化企业与销售企业同牌号汽油RON 分布

受到运输距离、运输时效性及运输成本的影响，炼化企业汽油产品可辐射的区域有限，但销售企业油品来源多样，辐射地区更广泛，因此将产品分开对比，观察生产端与销售端产品的RON差异。将来源不同的车用汽油数据按照地区分类后进行统计，结果如表2所示。

表2 2018—2022 年不同来源样品RON 分布

从表2看出，不同来源的汽油产品RON总体变化相同，均为先降低再增加的趋势。炼化企业抽检的92 号和95 号车用汽油产品RON 平均值、中位值和最大值均不大于销售企业抽检的同类型产品，不同来源、相同牌号的样品中，最大值间差异较平均值和中位值更明显。从产品质量的角度分析，销售企业抽检的产品中，均有超出标准要求2 ～3 个单位的样品，与炼化企业同牌号产品相比存在明显质量过剩，反映出炼化企业生产工艺和调和工艺稳定性较强，产品质量区间的控制比销售企业更加精准。

针对表2中不同来源的汽油产品RON总体变化情况，对样品氧含量做进一步分析，结果如表3所示。

表3 2018—2022 年不同来源样品氧含量

从表3 看出，95 号车用汽油的氧含量普遍高于92号车用汽油，且氧含量分布较集中。除2022年以外，来自炼化企业的92号车用汽油样品氧含量整体高于来自销售企业的同类样品，不同年度之间的变化也更加显著。2021年炼化企业92号车用汽油样品中的氧含量较2020年有明显提升，主要来源于甲基叔丁基醚（MTBE）添加量的变化。2021年销售企业92号车用汽油样品氧含量相比于2020年提升幅度较小，导致RON差异的原因可能是调和组分的变化。在车用汽油整体质量升级过程中，95号车用汽油的氧含量趋于平稳，说明由于烯烃和芳烃含量限制造成的RON损失，通过调和配方的优化进行了相应的弥补。

将2018—2022 年92 号车用汽油RON 数据按照样品来源分类后绘制直方图（见图4）。可以看出，炼化企业抽检样品RON分布更为均衡，不同来源样品中RON 约为93.1 的样品数量占比均最高，销售企业占比为25%，炼化企业占比为19%；销售企业抽检样品中还有大量样品RON 集中在92.5，占比15%，而炼化企业抽检样品集中在92.3和92.7，分别占比10%。计算2组数据的上四分位数，炼化企业样品上四分位数为93.0，销售企业样品上四分位数为93.2。分析认为，炼化企业对产品质量稳定性的把控普遍较好，针对质量与使用效果平衡的控制更加精确，92号车用汽油质量过剩的情况更多出现在销售企业中。

图4 不同来源92 号汽油RON 分布情况数量 累计占比

将2018—2022年95号汽油RON数据按照样品来源分类后绘制直方图（见图5）。可以看出，炼化企业抽检样品RON集中在95.9～96.3，占总体比例超过50%；销售企业抽检样品中RON为95.5的样品占比为15%，RON集中在95.9～96.3的样品占比超过60%。计算2组数据的上四分位数，炼化企业样品上四分位数为96.2，销售企业样品上四分位数为96.4。分析认为，由于销售企业产品来源的多样性以及对于产品质量风险的把控，车用汽油产品出现质量过剩的情况更为常见；炼化企业拥有长期稳定运行的生产技术以及对于产品经济性的考虑，使其对产品的质量稳定性把控更为精确，对质量与使用效果平衡的控制更加准确。

图5 不同来源95 号汽油RON 分布情况数量 累计占比

总体而言，无论是炼化企业还是销售企业，都倾向于提供RON 更高的产品，现有汽油RON调和组分可以应对更高的产品质量环保要求。

3 结语

通过对2018—2022年从市场及生产企业抽检的车用汽油产品RON数据分析得出，在我国车用汽油产品质量升级过程中，通过调整汽油组成中烷烃、烯烃和芳烃类型及含量以及添加RON改进剂等方式，可以同时兼顾产品的环保性能和使用性能。虽然RON 指标受到执行标准变化的影响，但是损失的RON可通过异辛烷调和组分等高RON组分进行补充。通过对不同牌号的汽油产品RON分布情况的研究得出，在成品油质量方面，满足车用汽油国Ⅵ标准的产品有效结合了汽油的抗爆震性能与高速使用性能。在“双碳”目标指引下，车用汽油未来发展方向仍然是清洁和高效，烯烃和芳烃的含量存在继续降低的可能性，RON指标或将提高。为更好适应未来车用汽油发展趋势，应持续创新开发绿色化、经济性车用汽油调和方案，提前布局有市场竞争力的产品技术。