長(zhǎng)慶油田凝析油的汽油調(diào)合實(shí)驗(yàn)研究

卿大詠

摘 要：以長(zhǎng)慶油田提供的凝析油作為基礎(chǔ)油調(diào)合而成的成品汽油作為研究對(duì)象，主要研究調(diào)合汽油的辛烷值（研究法辛烷值（RON）、馬達(dá)法辛烷值（MON）及抗爆指數(shù)（ONI））指標(biāo)、蒸汽壓指標(biāo)、餾程（10%、50%、90%以及終餾點(diǎn)餾出溫度）指標(biāo)、密度指標(biāo)以及硫含量指標(biāo)的優(yōu)化調(diào)合方案，使其能夠調(diào)合出滿足國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的汽油。同時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定了大量的調(diào)合數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的歸納、總結(jié)和擬合，為后續(xù)預(yù)測(cè)模型的建立提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。汽油調(diào)合時(shí)，主要選用凝析油（60～70 ℃）、凝析油（80～90 ℃）、凝析油（120～200 ℃）、C9（120～160 ℃）、C9（170～215 ℃）、乙醇以及MTBE 這7種組分進(jìn)行汽油調(diào)合實(shí)驗(yàn)并對(duì)調(diào)合后的成品汽油進(jìn)行表征，結(jié)果表明，以凝析油作為基礎(chǔ)油能夠調(diào)合出滿足國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用汽油。

關(guān) 鍵 詞：汽油調(diào)合；凝析油；辛烷值；蒸汽壓；餾程

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(guó)原油產(chǎn)地分布廣泛，原油來(lái)源不同，加工工藝各異，各個(gè)煉油廠所得的產(chǎn)品組成差異也較大，因此各個(gè)汽油指標(biāo)模型對(duì)不同的煉油廠的適用性是不盡相同的，本文針對(duì)長(zhǎng)慶油田提供的凝析油（60～70 ℃）、凝析油（80～90 ℃）、凝析油（120～200℃）餾分作為汽油調(diào)合的基礎(chǔ)用油，以 C9（120～160℃）餾分、C9（170～215 ℃）餾分、乙醇以及 MTBE 作為汽油調(diào)合的添加劑進(jìn)行汽油調(diào)合，并針對(duì)凝析油研究出一系列適合的模型具有非常實(shí)用的價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 汽油辛烷值的測(cè)定

（1）測(cè)定樣品：各調(diào)合后汽油油樣。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器：ASTM-CFR 試驗(yàn)機(jī)。

（3）實(shí)驗(yàn)方法：測(cè)定 RON 和 MON 時(shí)，采用 GB/T 503.1995 標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 汽油餾程的測(cè)定

（1）測(cè)定樣品：各調(diào)合后的汽油油樣。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器：YT-6536 汽油餾程儀；125 mL蒸餾瓶；100 mL 量筒干支 ；SJ9-211079101 型秒表；上海手表五廠。

（3）實(shí)驗(yàn)方法：常壓蒸餾：采用適用于測(cè)定輕質(zhì)石油產(chǎn)品汽油 GB255-7（88）標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 汽油雷氏蒸汽壓的測(cè)定

（1）測(cè)定樣品：各調(diào)合后汽油油樣。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器：BSY-112 型飽和蒸汽壓測(cè)定器。

（3）實(shí)驗(yàn)方法：采用 GB257-61。

1.4 汽油密度的測(cè)定

（1）測(cè)定樣品：各調(diào)合后的汽油油樣。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器：SY-Ⅱ型密度計(jì)。

1.5 汽油硫含量的測(cè)定

（1）測(cè)定樣品：各調(diào)合后汽油試樣。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器：WK-1 型微庫(kù)侖滴定儀、微量注射器。

2 汽油調(diào)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 凝析油的組分測(cè)定與分析

本課題以長(zhǎng)慶油田公司提供的凝析油作為分析對(duì)象，主要針對(duì)凝析油及各組分的主要物性進(jìn)行分析研究，從而得到汽油調(diào)合模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的模型建立提供理論依據(jù)。凝析油的各部分的表征數(shù)據(jù)分別參見(jiàn)表 1、2、3及 4。

表1 凝析油各餾分的餾程

Table 1 The distillation range data of condensate oil fractions ℃

餾分 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 凝析油各餾分的硫含量

Table 2 The sulfur content data of condensate oil fractions

序號(hào) 名稱(chēng) 單位 數(shù)據(jù)

1 凝析油 μg.g-1 40.65

2 61～76 ℃餾分 μg.g-1 108.52

3 76～120 ℃餾分 μg.g-1 77.28

4 120～180 ℃餾分 μg.g-1 21.98

5 >180 ℃餾分 μg.g-1 44.23

由于長(zhǎng)慶油田凝析油的抗爆性能和蒸發(fā)性能等方面不能達(dá)到國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，故它不能單獨(dú)作為車(chē)用汽油燃料[1]。由表2可知，在長(zhǎng)慶油田凝析油餾分中含硫較高的 61～76 ℃餾分的含硫量只達(dá)到了108.52μg/g，由于未來(lái)車(chē)用汽油要向低硫的方向發(fā)展，所以凝析油是用作汽油調(diào)合的優(yōu)質(zhì)原料。

2.2 調(diào)合汽油的餾程測(cè)定

餾程測(cè)定的實(shí)質(zhì)是將一定體積或重量的油品加熱蒸餾，測(cè)出各流出量的相應(yīng)溫度，或相當(dāng)于一定餾出溫度的流出量。汽油各點(diǎn)餾出溫度是汽車(chē)使用性能好壞的主要指標(biāo)[2]：10%餾出溫度與起動(dòng)性能有關(guān)，相對(duì)表示汽油中輕餾分的含量；50%餾出溫度與加速性能有關(guān)聯(lián)，汽油的平均揮發(fā)性能以及加速性能一般由它來(lái)表示；90%餾出溫度與燃燒的安全性有關(guān)，汽油重組分含量由它來(lái)表示，它用來(lái)考察汽油是否充分被蒸發(fā)燃燒。終餾點(diǎn)，它表示汽油中含最重餾分的沸點(diǎn)。

表 3 凝析油各餾分族組成

Table 3 The group composition data of condensate oil fractions

序號(hào) 餾分/℃ 烷烴，% 環(huán)烷烴，% 芳烴，%

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 凝析油實(shí)沸點(diǎn)窄餾分的密度

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

序號(hào) 窄餾分/℃ 密度/（g·mL-1）

1 初餾點(diǎn)-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

本文中餾程的測(cè)定選擇恩氏蒸餾法進(jìn)行常壓蒸餾實(shí)驗(yàn)，取 100 mL 以凝析油為基礎(chǔ)油的調(diào)合成品汽油放置在標(biāo)準(zhǔn)的蒸餾瓶中，按照 GB515-77（88）石油產(chǎn)品餾程測(cè)定裝置技術(shù)條件、按規(guī)定的加熱速度和蒸餾速度，保持從開(kāi)始加熱到初餾點(diǎn)時(shí)間在 5～10 min 蒸餾汽油試樣，其餾出速度應(yīng)該保持在 4～5 mL/min，調(diào)合汽油各組分的配比方案和各組調(diào)合汽油的餾程測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表 5及表 6。

由表5和表6可以看出，序號(hào)1、2、3 組調(diào)合組分的重組分（凝析油（120～200 ℃）餾分、C9（170～215 ℃）餾分和乙醇）添加量較多，雖然餾程10%、50%、90%以及終餾點(diǎn)的溫度滿足車(chē)用汽油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表 4），但是這三組殘余量均超過(guò) 2%的國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)[3]，故按照序號(hào) 1、2、3 組調(diào)合方案調(diào)合出的汽油不符合國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)車(chē)用汽油指標(biāo)。

表 5 調(diào)合汽油各組分配比方案

Table 5 The proportion of the blending gasoline mL

序號(hào) 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 各組調(diào)合汽油的餾程測(cè)定數(shù)據(jù)

Table 6 The distillation range measured data of the blending gasoline

序號(hào) 初餾點(diǎn)/℃ 10%/℃ 50%/℃ 90%/℃ 終餾點(diǎn)/℃ 殘余量，%

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 符合標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合汽油各組配比方案

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

序號(hào) 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

根據(jù) 1、2、3 組的調(diào)合方案，可以總結(jié)出是汽油調(diào)合實(shí)驗(yàn)添入的重組分偏多造成了汽油餾程的殘余量過(guò)大（1、2、3 組均超過(guò)了國(guó)標(biāo)規(guī)定的2%），所以應(yīng)該增大汽油調(diào)合組分輕組分的添加量，在汽油調(diào)合組分中增加了凝析油（80～90 ℃）餾分和 C9（120～160 ℃）餾分兩種調(diào)合組分，并在實(shí)驗(yàn)中不斷地增加這兩種組分的添加量，經(jīng)過(guò)多次汽油調(diào)合實(shí)驗(yàn)并合理優(yōu)化參與汽油調(diào)合的調(diào)合組分添加量[4]，從而得到了序號(hào) 4-14 這 11 組汽油調(diào)合方案，并同時(shí)滿足車(chē)用汽油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)中餾程的規(guī)定要求。將這 11 組數(shù)據(jù)重新排序以方便后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明，數(shù)據(jù)見(jiàn)表 7。

2.3 調(diào)合汽油質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)主要對(duì)上述餾程測(cè)定合格的11 組數(shù)據(jù)（見(jiàn)表7）分別進(jìn)行馬達(dá)法辛烷值、研究法辛烷值以及抗爆指數(shù)的測(cè)定。上述的兩種方法只能片面地在某種單一的實(shí)驗(yàn)條件下，反映出汽油試樣的抗爆能力，都不能完全地反映出汽油試樣的抗爆能力，所以本文又對(duì)抗爆指數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定。根據(jù)抗爆指數(shù)公式（RON+MON）/2 算出 11 組調(diào)合方案中汽油的抗爆指數(shù)（ONI）[5]。調(diào)合汽油的 MON、RON 以及 ONI 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表8。

表 8 調(diào)合汽油的馬達(dá)法、研究法辛烷值和抗爆指數(shù)的結(jié)果

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

序號(hào) 實(shí)測(cè) MON 實(shí)測(cè) RON 實(shí)測(cè) 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 中調(diào)合方案調(diào)配出來(lái)的汽油 MON、RON 以及ONI 三個(gè)質(zhì)量指標(biāo)可以滿足車(chē)用汽油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定（見(jiàn)表 4），因此這 11組調(diào)配方案能夠滿足凝析油調(diào)合汽油在抗爆性能方面的要求[6]。

本實(shí)驗(yàn)主要對(duì)上述餾程測(cè)定合格的 11 組調(diào)合數(shù)據(jù)（見(jiàn)表 7）分別進(jìn)行調(diào)合汽油的蒸汽壓、密度以及硫含量的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 9。

表 9 調(diào)合汽油蒸汽壓、密度及硫含量的實(shí)測(cè)結(jié)果

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

序號(hào) 實(shí)測(cè)蒸汽壓/kPa 實(shí)測(cè)密度/（g·mL-1） 實(shí)測(cè)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(duì)比可知，上述11組調(diào)合汽油的蒸汽壓測(cè)定值均小于65 kPa 的夏季值，故調(diào)合后汽油的蒸汽壓滿足車(chē)用汽油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)；又通過(guò)查閱文獻(xiàn)可知，汽油的密度一般在0.7～0.76之間，上述11組實(shí)驗(yàn)的測(cè)定密度值均符合規(guī)定，故上述11組調(diào)合方案滿足汽油對(duì)密度要求；由表4可知，車(chē)用汽油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)中硫含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是不大于0.005%，在表9中調(diào)合汽油的硫含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7， 8]。綜上所述，按照上述 11 組汽油調(diào)合方案調(diào)配出來(lái)的汽油能夠符合國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以使用這些方案來(lái)進(jìn)行汽油質(zhì)量指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的建立或驗(yàn)證。

3 結(jié) 論

利用長(zhǎng)慶油田的凝析油作為汽油調(diào)合的基礎(chǔ)油是本文的創(chuàng)新點(diǎn)，調(diào)合組分有 C9、乙醇和 MTBE，分別對(duì)其辛烷值、蒸汽壓、密度以及硫含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，利用凝析油作為汽油調(diào)合的基礎(chǔ)用油完全可以調(diào)合出滿足國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用汽油。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉，李澤飛，黃燕.基于油品性質(zhì)的汽油調(diào)合辛烷值模型的選取[J].石油學(xué)報(bào)，2006，22（6）：39-44.

[2]程輝，劉朝，錢(qián)鋒.新的汽油調(diào)合辛烷值模型及其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2010， 27（10）：1317-1320.

[3]劉朝.汽油調(diào)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].上海：華東理工大學(xué)，2011.

[4]薛美盛.成品油調(diào)合調(diào)度優(yōu)化模型及應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2005， 36（3）： 64-68.

[5]朱文娟， 李建雄. 蘭州石化汽油在線管道調(diào)合的應(yīng)用[J]. 甘肅科技， 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， 張照飛. 凝析油用作調(diào)和汽油的工藝研究[J] . 石化技術(shù)與應(yīng)用，2011， 29（2） ： 134-136.

[8]安洋， 宋官龍， 趙德智. 以凝析油為基礎(chǔ)油的汽油調(diào)合數(shù)學(xué)模型[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 33（1）： 1-4.