汽油辛烷值過剩原因分析及措施

趙鑫，時(shí)軍華

（中國石化石家莊煉化公司，河北石家莊050099）

辛烷值是表示汽化器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的抗爆性能好壞的重要指標(biāo)，列于車用汽油規(guī)格的首項(xiàng)，在數(shù)值上等于在規(guī)定條件下與試樣抗爆性相同時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)燃料中所含異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)。人為規(guī)定抗爆性極好的異辛烷辛烷值為100，抗爆性極差的正庚烷辛烷值為0。2者混合物則以其中異辛烷的體積百分含量為其辛烷值。

測定辛烷值的方法不同，其結(jié)果也不同，研究法辛烷值用RON表示，馬達(dá)法辛烷值用MON表示。高研究法辛烷值（RON）汽油不僅可以適應(yīng)較高的壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，還可改善汽車排放性能，減少尾氣污染［1］?？贡允侵钙驮跉飧字腥紵龝r(shí)，避免產(chǎn)生爆燃的能力，辛烷值低抗爆性就差，形成1種不正常的燃燒，稱為爆燃。爆燃會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、功率下降、油耗上升，甚至燒毀氣門、軸瓦破裂、活塞燒頂，火花塞絕緣體擊穿等等不良現(xiàn)象。辛烷值也不是越高越好，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比高的汽車應(yīng)使用高辛烷值的汽油，若壓縮比高使用辛烷值低的汽油會(huì)發(fā)生爆燃，損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。而壓縮比低的發(fā)動(dòng)機(jī)若使用高辛烷值汽油時(shí)會(huì)因?yàn)槿紵怀浞之a(chǎn)生積碳，不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力［2］。因此，需要生產(chǎn)不同辛烷值的汽油滿足不同汽車的需求。研究如何控制好出廠汽油的辛烷值，減少汽油辛烷值的過剩，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益非常必要。

文中對(duì)某煉化公司汽油的辛烷值現(xiàn)狀和辛烷值過剩的原因進(jìn)行了分析，提出了降低辛烷值富裕度的措施，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的效益最大化目標(biāo)。

1 汽油辛烷值和企業(yè)效益的關(guān)系

高標(biāo)號(hào)汽油的生產(chǎn)需要高辛烷值組分所以調(diào)合成本高，因此銷售價(jià)格也高，按目前最新的92#、95#汽油銷售價(jià)格計(jì)算，每提高1個(gè)單位辛烷值，價(jià)格可提高130元/t。近年來，該煉化公司各牌號(hào)的汽油辛烷值與內(nèi)控指標(biāo)相比明顯偏高，即汽油辛烷值富裕度高，存在質(zhì)量過剩問題。汽油調(diào)合的各組分成本是一定的，辛烷值富裕度高調(diào)合效益損失。根據(jù)最新的汽油價(jià)格測算調(diào)合效益，如果出廠汽油辛烷值每過剩1個(gè)單位/t，以該公司月銷售16×104t汽油計(jì)算，就意味著少賺80萬元。

2 汽油生產(chǎn)情況

2.1 汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2017年7月，該公司汽油質(zhì)量升級(jí)為國Ⅵ汽油標(biāo)準(zhǔn)［3］，目前主要生產(chǎn)4個(gè)汽油牌號(hào)：92#、95#乙醇汽油組分油（Ⅵ），92#、95#車用汽油（Ⅵ）。乙醇汽油組分油屬于汽油半成品，由銷售企業(yè)添加10%乙醇，調(diào)合為乙醇汽油，添加乙醇后，汽油辛烷值上漲2個(gè)單位，芳烴含量、烯烴含量下降10%。所以，乙醇汽油組分油與車用汽油相比，其辛烷值指標(biāo)低2個(gè)單位，芳烴含量、烯烴含量指標(biāo)高3%、4%［4］，見表1。

表1 汽油內(nèi)部控制指標(biāo)

2.2 汽油池各組分

該公司汽油調(diào)合組分主要有：S Zorb精制汽油；重整汽油、芳烴抽余油、輕石腦油、甲苯、二甲苯、MTBE、烷基化油［5］。

3 汽油出廠辛烷值的現(xiàn)狀

2019年2月～4月，該公司出廠的各牌號(hào)汽油（ⅥA）的辛烷值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2。各牌號(hào)汽油的辛烷值均存在質(zhì)量過剩情況，整體出廠汽油辛烷值富裕度為0.65。

表2 2～4月份各牌號(hào)汽油辛烷值

4 汽油辛烷值過剩的原因分析

要解決汽油的辛烷值過剩的問題，首先要弄清楚目前出廠汽油辛烷值過剩的具體原因。通過對(duì)汽油生產(chǎn)的全過程調(diào)研，總結(jié)出汽油辛烷值過剩的原因主要有以下幾個(gè)方面。

4.1 催化裂化汽油苯含量高的影響

該公司催化裂化汽油占汽油總產(chǎn)量的65%左右，是最基礎(chǔ)的汽油調(diào)合組分，其性質(zhì)的變化對(duì)汽油池影響最大［6］。

催化裂化汽油的苯含量上升，汽油中苯含量的調(diào)合成為汽油調(diào)合的限制條件。催化裂化汽油性質(zhì)變化主要影響因素為催化裂化反應(yīng)溫度、LTAG回?zé)捔俊?/p>

提高反應(yīng)溫度，催化汽油辛烷值、芳烴、苯含量升高，降低溫度則相反。

增加LTAG回?zé)捔?，汽油產(chǎn)量增加，汽油中芳烴含量、苯含量升高，辛烷值略升高。

以8月份數(shù)據(jù)為例，2套催化裂化裝置提高反應(yīng)溫度、投用LTAG回?zé)捄蠓€(wěn)定汽油的苯含量上升，S Zorb精制汽油苯含量隨之升高，為保證成品汽油苯含量合格，提高了重整汽油、異辛烷的調(diào)合比例，精制汽油苯含量的變化見圖1，汽油調(diào)和比例數(shù)據(jù)見表3。

圖1 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢

表3 汽油調(diào)合比例對(duì)比

4.2 汽油調(diào)合方案調(diào)整不及時(shí)

分析檢驗(yàn)計(jì)劃規(guī)定，S Zorb汽油每周1、3、5分析辛烷值。根據(jù)目前的生產(chǎn)負(fù)荷計(jì)算，生產(chǎn)汽油1.5罐/d，分析1次S zorb汽油辛烷值數(shù)據(jù)可以調(diào)合4罐汽油。裝置原料變化、工藝參數(shù)調(diào)整頻繁導(dǎo)致的辛烷值變化監(jiān)控不到位，調(diào)合比例未及時(shí)修正，就會(huì)造成后續(xù)汽油調(diào)合的辛烷值富裕［7］。

4.3 汽油計(jì)劃方面的原因

生產(chǎn)根據(jù)汽油牌號(hào)及各牌號(hào)產(chǎn)量計(jì)劃，測算各項(xiàng)指標(biāo)需求值。然后分析廠內(nèi)自產(chǎn)汽油組分指標(biāo)和月初計(jì)劃的外購組分量測算汽油池的指標(biāo)，并與需求值比對(duì)。根據(jù)比對(duì)結(jié)果，調(diào)整外購汽油組分量。如果出現(xiàn)汽油辛烷值高，低辛烷值組分不足的情況，為保證汽油計(jì)劃的完成，放寬辛烷值富裕度，優(yōu)先保證汽油出廠計(jì)劃。甲苯、異辛烷出廠價(jià)格低于汽油價(jià)格時(shí)，加大甲苯、異辛烷的調(diào)合比例，汽油辛烷值富裕度增加，保證了整體效益最大化。以2019年某月的汽油計(jì)劃的測算為依據(jù)，汽油調(diào)合的辛烷值需求值為92.23，實(shí)際根據(jù)汽油池組分的產(chǎn)量推算的汽油池辛烷值為92.88，汽油池的辛烷值富裕0.65。測算數(shù)據(jù)見表4、5。

表4 汽油生產(chǎn)計(jì)劃部分指標(biāo)加權(quán)值

表5 汽油池性質(zhì)

5 改進(jìn)措施

5.1 嚴(yán)控苯含量

催化裂化汽油性質(zhì)作為重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)，嚴(yán)控催化裂化反應(yīng)溫度、LTAG回?zé)捔浚呋偷谋胶科椒€(wěn)控制。月生產(chǎn)計(jì)劃確認(rèn)，根據(jù)催化汽油的產(chǎn)量要求，合理確定反應(yīng)溫度、催化劑活性、LTAG的回?zé)捔?，減少調(diào)增次數(shù)。工藝參數(shù)調(diào)增后及時(shí)加樣跟蹤催化裂化汽油苯含量變化趨勢，避免影響汽油調(diào)合。

2019年11月1～5日，S Zorb汽油苯含量均值1.16%，最高1.22%，5日催化降低反應(yīng)溫度、LTAG回?zé)捔?，調(diào)整后S Zorb裝置精制汽油的苯含量穩(wěn)定在0.97%。通過監(jiān)控催化汽油的苯含量，滿足汽油調(diào)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裝置精制汽油的苯含量趨勢見圖2。

圖2 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢

5.2 增加分析頻次

針對(duì)餾出口辛烷值監(jiān)控頻次不足的問題，在原分析計(jì)劃每周3次的基礎(chǔ)上，每次生產(chǎn)調(diào)整后質(zhì)量管理人員提出加樣申請(qǐng)，每日監(jiān)控餾出口辛烷值變化，直至辛烷值數(shù)據(jù)趨于平穩(wěn)后恢復(fù)正常的分析頻次。建立汽油調(diào)合臺(tái)賬，實(shí)時(shí)跟蹤汽油調(diào)整的全過程，餾出口辛烷值變化后及時(shí)使用PBO軟件修改調(diào)合的比例，控制辛烷值的富裕度。

通過監(jiān)控實(shí)測值和PBO計(jì)算值的差值，結(jié)合實(shí)測值和內(nèi)控指標(biāo)的對(duì)比，找出偏差規(guī)律，發(fā)現(xiàn)偏差大時(shí)立即調(diào)整下1罐的調(diào)合比例，將PBO計(jì)算值下調(diào)降低高辛烷值組分的比例，調(diào)整后汽油實(shí)測值也相應(yīng)降低，在保證質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上減少質(zhì)量過剩。

5.3 優(yōu)化汽油生產(chǎn)計(jì)劃

汽油生產(chǎn)調(diào)合優(yōu)化分以月度汽油生產(chǎn)計(jì)劃以及現(xiàn)有條件測算汽油生產(chǎn)月度方案為主，根據(jù)市場需求變化、生產(chǎn)裝置變化，實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化方案。

針對(duì)汽油池辛烷值高的問題，首先減少高辛烷值組分的外購量。其次是加大低辛烷值組分輕石腦油的調(diào)合量［8］，在保供中原石化裂解用石腦油的前提下，最大程度的將輕石腦有調(diào)入汽油中，降低汽油辛烷值的富裕度，減少效益損失。計(jì)劃方面要做到緊盯市場，增加高標(biāo)號(hào)的計(jì)劃量，使計(jì)劃需求值匹配汽油池的辛烷值，從而提高公司的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語

質(zhì)量過剩是企業(yè)效益損失的重要環(huán)節(jié)，必須做到質(zhì)量的全過程控制，在滿足企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)的前提下，做好質(zhì)量優(yōu)化工作，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)汽油生產(chǎn)過程的研究分析，總結(jié)出出廠汽油辛烷值過剩的原因，并制定了相應(yīng)的措施。通過措施的實(shí)施，汽油辛烷值富裕度降至0.5以內(nèi)，每月可增加經(jīng)濟(jì)效益80萬元。