趙鑫,時(shí)軍華
(中國(guó)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(chē)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(cè)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(chē)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(chēng)為爆燃。爆燃會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、功率下降、油耗上升,甚至燒毀氣門(mén)、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(chē)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(chē)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(guò)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(guò)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)。
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(xiāo)售價(jià)格也高,按目前最新的92#、95#汽油銷(xiāo)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(lái),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(guò)剩問(wèn)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(cè)算調(diào)合效益,如果出廠汽油辛烷值每過(guò)剩1個(gè)單位/t,以該公司月銷(xiāo)售16×104t汽油計(jì)算,就意味著少賺80萬(wàn)元。
2017年7月,該公司汽油質(zhì)量升級(jí)為國(guó)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(chē)用汽油(Ⅵ)。乙醇汽油組分油屬于汽油半成品,由銷(xiāo)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(chē)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(jiàn)表1。
表1 汽油內(nèi)部控制指標(biāo)
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]。
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(jiàn)表2。各牌號(hào)汽油的辛烷值均存在質(zhì)量過(guò)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
要解決汽油的辛烷值過(guò)剩的問(wèn)題,首先要弄清楚目前出廠汽油辛烷值過(guò)剩的具體原因。通過(guò)對(duì)汽油生產(chǎn)的全過(guò)程調(diào)研,總結(jié)出汽油辛烷值過(guò)剩的原因主要有以下幾個(gè)方面。
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(jiàn)圖1,汽油調(diào)和比例數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
圖1 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢(shì)
表3 汽油調(diào)合比例對(duì)比
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]。
生產(chǎn)根據(jù)汽油牌號(hào)及各牌號(hào)產(chǎn)量計(jì)劃,測(cè)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(gòu)組分量測(cè)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(gòu)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(cè)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(cè)算數(shù)據(jù)見(jiàn)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)
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?,催化汽油的苯含量平穩(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(shì),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(guò)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(shì)見(jiàn)圖2。
圖2 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢(shì)
針對(duì)餾出口辛烷值監(jiān)控頻次不足的問(wèn)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(guò)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(guò)監(jiān)控實(shí)測(cè)值和PBO計(jì)算值的差值,結(jié)合實(shí)測(cè)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(cè)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(guò)剩。
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(cè)算汽油生產(chǎn)月度方案為主,根據(jù)市場(chǎng)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(wèn)題,首先減少高辛烷值組分的外購(gòu)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(chǎng),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。
質(zhì)量過(guò)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(guò)程控制,在滿足企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)的前提下,做好質(zhì)量?jī)?yōu)化工作,為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)汽油生產(chǎn)過(guò)程的研究分析,總結(jié)出出廠汽油辛烷值過(guò)剩的原因,并制定了相應(yīng)的措施。通過(guò)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(wàn)元。