車用汽油中烯烴含量和芳烴含量現(xiàn)狀研究

許臘梅，杜玉琦，張 潔，李緣良，戴光明

(1 北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，北京 101300；2 國家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心(北京順義)，北京 101300)

隨著城市的不斷發(fā)展，路面上的汽車數(shù)量也隨之增加。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2020年民用汽車擁有量27338.56萬輛。雖然國家已出臺關(guān)于小客車數(shù)量調(diào)控的相關(guān)規(guī)定，但是也抵擋不住人們購車的欲望。隨之而來比較突出的問題是小客車尾氣排放污染。

車用燃油是影響機(jī)動車尾氣排放的重要環(huán)節(jié)，而其中車用汽油中因?yàn)楹卸拘院筒环€(wěn)定性的烯烴和芳烴成分會對人體的健康、生活環(huán)境或產(chǎn)品的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響[1]。所以在車用汽油、車用乙醇汽油(E10)和車用乙醇汽油調(diào)和組分油等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常對烯烴含量和芳烴含量進(jìn)行限制[1]。同時烯烴和芳烴也是影響機(jī)動車尾氣排放的關(guān)鍵指標(biāo)。所以降低車用汽油中的烯烴含量和芳烴含量，既是保護(hù)環(huán)境必須達(dá)到的要求，也是燃油生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的方向。

為了探討近年來車用汽油中烯烴含量和芳烴含量的真實(shí)現(xiàn)狀，本文從2018年始，以每年隨機(jī)選取100組市售車用汽油，共400組樣本進(jìn)行烯烴含量和芳烴含量的檢測，對檢測結(jié)果比對分析。此次檢測依據(jù)GB/T 30519-2014《輕質(zhì)石油餾分和產(chǎn)品中烴族組成和苯的測定 多維氣相色譜法》[1]檢測法測定車用汽油中的烯烴含量和芳烴含量的體積分?jǐn)?shù)。

1 檢測儀器與檢測方法

1.1 檢測儀器簡介

本次研究所用到的主要儀器有：多維氣相色譜儀，規(guī)格型號GC-2014 SFID；氣相色譜儀，規(guī)格型號GC-2014 FID；電子天平，規(guī)格型號萬分之一XS204。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容介紹

1.2.1 項目介紹

烯烴因是一種不飽和烴，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易促進(jìn)臭氧的形成，抗氧化安定性較差。烯烴同時是一種高辛烷值汽油組分，一般由原油催化裂化后形成[3]。由于我國汽油的生產(chǎn)方式是以催化裂化汽油占大多數(shù)，而催化裂化汽油中的烯烴含量高，體積分?jǐn)?shù)為40%～60%[4]。因此這些特質(zhì)會對汽車的進(jìn)油系統(tǒng)內(nèi)形成膠質(zhì)、噴嘴產(chǎn)生積碳發(fā)生堵塞和促使發(fā)動機(jī)效率下降等影響[3]。

芳烴也是一種不飽和烴，含有苯環(huán)，其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，抗爆性好。高分子芳烴會導(dǎo)致火花塞積碳失火和燃燒室沉積物增加，引起排放惡化，同時芳烴燃燒時會形成致癌物質(zhì)苯，排入大氣后會影響人類健康[3]。

本次追蹤2018年至2021年共計400組數(shù)據(jù)了解目前北京市車用汽油中烯烴含量和芳烴含量現(xiàn)狀及變化趨勢。

1.2.2 方法介紹

烯烴含量和芳烴含量是用多維氣相色譜儀進(jìn)行檢測。其檢測原理是樣品進(jìn)入色譜系統(tǒng)的分離柱，先使脂肪烴和芳烴組分分離。脂肪烴組分通過烯烴捕集阱時烯烴組分被選擇性保留下來。芳烴則是芳烴組分通過六通閥切換使烯烴捕集阱封閉并暫時脫離載氣流路，與苯分離，待苯洗脫檢測后，通過切換另一個六通閥對C7+芳烴組分進(jìn)行反吹，使它進(jìn)入檢測器檢測，待檢測完畢后，再次通過閥的切換使烯烴捕集阱進(jìn)入載氣流路中，待烯烴在烯烴捕集阱中完全脫附并進(jìn)入檢測器檢測，此時出現(xiàn)完整峰圖，再通過校正的面積歸一法進(jìn)行計算，分別得出飽和烴、烯烴、芳烴和苯的含量[1]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 數(shù)據(jù)匯總

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法對各樣本進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果按照表1和表2進(jìn)行匯總。分類方法見圖1～圖8,將烯烴和芳烴各分為三個數(shù)據(jù)區(qū)間。

圖1 2018年烯烴含量數(shù)據(jù)Fig.1 Olefin content data in 2018

圖2 2018年芳烴含量數(shù)據(jù)Fig.2 Aromatics content data in 2018

圖3 2019年烯烴含量數(shù)據(jù)Fig.3 Olefin content data in 2019

圖4 2019年芳烴含量數(shù)據(jù)Fig.4 Aromatics content data in 2018

圖5 2020年烯烴含量數(shù)據(jù)Fig.5 Olefin content data in 2020

圖6 2020年芳烴含量數(shù)據(jù)Fig.6 Aromatics content data in 2018

圖7 2021年烯烴含量數(shù)據(jù)Fig.7 Olefin content data in 2021

圖8 2021年芳烴含量數(shù)據(jù)Fig.8 Aromatics content data in 2018

2.2 討論分析

表1 烯烴含量數(shù)據(jù)匯總表Table 1 Summary table of olefin content data

圖9 烯烴含量趨勢Fig.9 Trend of olefin content

通過對圖9和表1進(jìn)行分析得出：烯烴含量檢測值>7.5的數(shù)據(jù)，2018年占比為75%，2019年該組數(shù)據(jù)占比為39%，2020年該組數(shù)據(jù)占比為24%，2021年該組數(shù)據(jù)占比降至15%；5<檢測值≤7.5的數(shù)據(jù)，2018年至2021年的分別占比為12%、37%、57%、55%；檢測值≤5的數(shù)據(jù)，2018年年至2021年分別占比為13%、24%、19%、30%。結(jié)合上述數(shù)據(jù)可明顯看出車用汽油中，高烯烴含量樣本數(shù)有明顯的減少趨勢，低烯烴含量樣本數(shù)有明顯的增加趨勢。

表2 芳烴含量數(shù)據(jù)匯總Table 2 Summary table of aromatics content data

圖10 芳烴含量趨勢Fig.10 Trend of aromatics content

圖10和表2進(jìn)行詳細(xì)分析得出：芳烴含量檢測值>30的數(shù)據(jù)，2018年檢測值占比到56%、2019年檢測值占比到54%、2020年檢測值占比到53%、2021年檢測值占比到49%；25<檢測值≤30的數(shù)據(jù)，2018年至2021年分別占比為43%、36%、46%、45%；檢測值≤25的數(shù)據(jù)，2018年至2021年分別占比為1%、10%、1%、6%。通過上述分析由此看來車用汽油中的芳烴含量也呈現(xiàn)出逐年小幅度的下滑趨勢，它的檢測值區(qū)間大致在25～30之間。

3 結(jié) 論

車用汽油中烯烴含量和芳烴含量在近幾年呈逐年下降趨勢。引起該現(xiàn)象的原因，有以下幾點(diǎn)。(1)國家相關(guān)部門的嚴(yán)格要求，通過國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行促進(jìn)。如表3所示，GB 17930-2011《車用汽油》標(biāo)準(zhǔn)中對烯烴含量的標(biāo)準(zhǔn)值由國Ⅲ要求的30%(V/V)[5]，下降至國內(nèi)現(xiàn)行國ⅥA的標(biāo)準(zhǔn)值18%(V/V)[6]；DB11/238-2016《車用汽油》中的對烯烴含量的標(biāo)準(zhǔn)限值更是低至15%(V/V)[7]；芳烴含量的標(biāo)準(zhǔn)值由國Ⅲ40%(V/V)[8]，下降至國內(nèi)現(xiàn)行國ⅥA的標(biāo)準(zhǔn)限值35%(V/V)[7]；與北京地標(biāo)DB11/238-2016《車用汽油》[7]限值一致(北京即將實(shí)施新地標(biāo)，其中標(biāo)準(zhǔn)限值有所下降)[5-8]。(2)以國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，相關(guān)行政部門采取多種手段，定期和不定期的進(jìn)行監(jiān)督抽查，同時也采用國家、省市縣等各級別的監(jiān)督、投訴、舉報、執(zhí)法抽查等一系列監(jiān)管手段，嚴(yán)格把控烯烴、芳烴含量的走向。(3)生產(chǎn)企業(yè)對催化裂化技術(shù)的改進(jìn)提升，催化加氫等生產(chǎn)工藝的更多應(yīng)用，通過技術(shù)工藝的改革既保證了辛烷值的穩(wěn)定，又能減少烯烴芳烴的含量。由此可見降低車用汽油中烯烴芳烴含量是發(fā)展的必然趨勢，同時也是減少汽車尾氣污染保護(hù)環(huán)境的一種手段。

車用汽油油品質(zhì)量已經(jīng)受到市場監(jiān)督管理局、機(jī)動車排放管理中心、生態(tài)環(huán)境局、標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)等相關(guān)政府部門的監(jiān)管，例如抽樣監(jiān)督、專項監(jiān)督、降低標(biāo)準(zhǔn)限值和路面尾氣檢測等。避免私調(diào)劣質(zhì)油品的市場混入。

表3 標(biāo)準(zhǔn)中烯烴、芳烴含量發(fā)展趨勢Table 3 Development trend of olefin and aromatics in standard

目前車用汽油中烯烴含量和芳烴含量現(xiàn)狀表現(xiàn)雖然良好，同時也還是需要廣泛的生產(chǎn)企業(yè)通過提升煉化工藝水平和優(yōu)化原料油性質(zhì)等技術(shù)手段[9]，在保證降低對車用汽油其他性能指標(biāo)影響的情況下繼續(xù)降低車用汽油中的烯烴含量和芳烴含量。