長慶油田凝析油的汽油調合實驗研究

卿大詠

摘 要：以長慶油田提供的凝析油作為基礎油調合而成的成品汽油作為研究對象，主要研究調合汽油的辛烷值（研究法辛烷值（RON）、馬達法辛烷值（MON）及抗爆指數（ONI））指標、蒸汽壓指標、餾程（10%、50%、90%以及終餾點餾出溫度）指標、密度指標以及硫含量指標的優化調合方案，使其能夠調合出滿足國Ⅳ標準的汽油。同時，進行實驗測定了大量的調合數據，通過對這些數據的歸納、總結和擬合，為后續預測模型的建立提供數據基礎。汽油調合時，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種組分進行汽油調合實驗并對調合后的成品汽油進行表征，結果表明，以凝析油作為基礎油能夠調合出滿足國Ⅳ標準的車用汽油。

關 鍵 詞：汽油調合；凝析油；辛烷值；蒸汽壓；餾程

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 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

由于我國原油產地分布廣泛，原油來源不同，加工工藝各異，各個煉油廠所得的產品組成差異也較大，因此各個汽油指標模型對不同的煉油廠的適用性是不盡相同的，本文針對長慶油田提供的凝析油（60～70 ℃）、凝析油（80～90 ℃）、凝析油（120～200℃）餾分作為汽油調合的基礎用油，以 C9（120～160℃）餾分、C9（170～215 ℃）餾分、乙醇以及 MTBE 作為汽油調合的添加劑進行汽油調合，并針對凝析油研究出一系列適合的模型具有非常實用的價值與現實意義。

1 實驗部分

1.1 汽油辛烷值的測定

（1）測定樣品：各調合后汽油油樣。

（2）實驗儀器：ASTM-CFR 試驗機。

（3）實驗方法：測定 RON 和 MON 時，采用 GB/T 503.1995 標準。

1.2 汽油餾程的測定

（1）測定樣品：各調合后的汽油油樣。

（2）實驗儀器：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）實驗方法：常壓蒸餾：采用適用于測定輕質石油產品汽油 GB255-7（88）標準。

1.3 汽油雷氏蒸汽壓的測定

（1）測定樣品：各調合后汽油油樣。

（2）實驗儀器：BSY-112 型飽和蒸汽壓測定器。

（3）實驗方法：采用 GB257-61。

1.4 汽油密度的測定

（1）測定樣品：各調合后的汽油油樣。

（2）實驗儀器：SY-Ⅱ型密度計。

1.5 汽油硫含量的測定

（1）測定樣品：各調合后汽油試樣。

（2）實驗儀器：WK-1 型微庫侖滴定儀、微量注射器。

2 汽油調合實驗結果與討論

2.1 凝析油的組分測定與分析

本課題以長慶油田公司提供的凝析油作為分析對象，主要針對凝析油及各組分的主要物性進行分析研究，從而得到汽油調合模型的基礎數據，為后續的模型建立提供理論依據。凝析油的各部分的表征數據分別參見表 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 名稱 單位 數據

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

由于長慶油田凝析油的抗爆性能和蒸發性能等方面不能達到國Ⅳ標準，故它不能單獨作為車用汽油燃料[1]。由表2可知，在長慶油田凝析油餾分中含硫較高的 61～76 ℃餾分的含硫量只達到了108.52μg/g，由于未來車用汽油要向低硫的方向發展，所以凝析油是用作汽油調合的優質原料。

2.2 調合汽油的餾程測定

餾程測定的實質是將一定體積或重量的油品加熱蒸餾，測出各流出量的相應溫度，或相當于一定餾出溫度的流出量。汽油各點餾出溫度是汽車使用性能好壞的主要指標[2]：10%餾出溫度與起動性能有關，相對表示汽油中輕餾分的含量；50%餾出溫度與加速性能有關聯，汽油的平均揮發性能以及加速性能一般由它來表示；90%餾出溫度與燃燒的安全性有關，汽油重組分含量由它來表示，它用來考察汽油是否充分被蒸發燃燒。終餾點，它表示汽油中含最重餾分的沸點。

表 3 凝析油各餾分族組成

Table 3 The group composition data of condensate oil fractions

序號 餾分/℃ 烷烴，% 環烷烴，% 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 凝析油實沸點窄餾分的密度

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

序號 窄餾分/℃ 密度/（g·mL-1）

1 初餾點-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

本文中餾程的測定選擇恩氏蒸餾法進行常壓蒸餾實驗，取 100 mL 以凝析油為基礎油的調合成品汽油放置在標準的蒸餾瓶中，按照 GB515-77（88）石油產品餾程測定裝置技術條件、按規定的加熱速度和蒸餾速度，保持從開始加熱到初餾點時間在 5～10 min 蒸餾汽油試樣，其餾出速度應該保持在 4～5 mL/min，調合汽油各組分的配比方案和各組調合汽油的餾程測定數據見表 5及表 6。

由表5和表6可以看出，序號1、2、3 組調合組分的重組分（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%以及終餾點的溫度滿足車用汽油國Ⅳ標準（見表 4），但是這三組殘余量均超過 2%的國Ⅳ標準[3]，故按照序號 1、2、3 組調合方案調合出的汽油不符合國Ⅳ標準車用汽油指標。

表 5 調合汽油各組分配比方案

Table 5 The proportion of the blending gasoline mL

序號 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 各組調合汽油的餾程測定數據

Table 6 The distillation range measured data of the blending gasoline

序號 初餾點/℃ 10%/℃ 50%/℃ 90%/℃ 終餾點/℃ 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 符合標準的調合汽油各組配比方案

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

序號 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 1、2、3 組的調合方案，可以總結出是汽油調合實驗添入的重組分偏多造成了汽油餾程的殘余量過大（1、2、3 組均超過了國標規定的2%），所以應該增大汽油調合組分輕組分的添加量，在汽油調合組分中增加了凝析油（80～90 ℃）餾分和 C9（120～160 ℃）餾分兩種調合組分，并在實驗中不斷地增加這兩種組分的添加量，經過多次汽油調合實驗并合理優化參與汽油調合的調合組分添加量[4]，從而得到了序號 4-14 這 11 組汽油調合方案，并同時滿足車用汽油國Ⅳ標準中餾程的規定要求。將這 11 組數據重新排序以方便后續實驗進行說明，數據見表 7。

2.3 調合汽油質量指標的測定

本實驗主要對上述餾程測定合格的11 組數據（見表7）分別進行馬達法辛烷值、研究法辛烷值以及抗爆指數的測定。上述的兩種方法只能片面地在某種單一的實驗條件下，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，所以本文又對抗爆指數進行了實驗測定。根據抗爆指數公式（RON+MON）/2 算出 11 組調合方案中汽油的抗爆指數（ONI）[5]。調合汽油的 MON、RON 以及 ONI 的實驗數據詳見表8。

表 8 調合汽油的馬達法、研究法辛烷值和抗爆指數的結果

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

序號 實測 MON 實測 RON 實測 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 中調合方案調配出來的汽油 MON、RON 以及ONI 三個質量指標可以滿足車用汽油國Ⅳ標準中的規定（見表 4），因此這 11組調配方案能夠滿足凝析油調合汽油在抗爆性能方面的要求[6]。

本實驗主要對上述餾程測定合格的 11 組調合數據（見表 7）分別進行調合汽油的蒸汽壓、密度以及硫含量的測定，實驗結果見表 9。

表 9 調合汽油蒸汽壓、密度及硫含量的實測結果

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

序號 實測蒸汽壓/kPa 實測密度/（g·mL-1） 實測硫含量，%

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

由對比可知，上述11組調合汽油的蒸汽壓測定值均小于65 kPa 的夏季值，故調合后汽油的蒸汽壓滿足車用汽油國Ⅳ標準；又通過查閱文獻可知，汽油的密度一般在0.7～0.76之間，上述11組實驗的測定密度值均符合規定，故上述11組調合方案滿足汽油對密度要求；由表4可知，車用汽油國Ⅳ標準中硫含量的質量分數是不大于0.005%，在表9中調合汽油的硫含量均符合國家標準[7， 8]。綜上所述，按照上述 11 組汽油調合方案調配出來的汽油能夠符合國Ⅳ標準，因此，可以使用這些方案來進行汽油質量指標數學模型的建立或驗證。

3 結 論

利用長慶油田的凝析油作為汽油調合的基礎油是本文的創新點，調合組分有 C9、乙醇和 MTBE，分別對其辛烷值、蒸汽壓、密度以及硫含量進行測定，結果表明，利用凝析油作為汽油調合的基礎用油完全可以調合出滿足國Ⅳ標準的車用汽油。

參考文獻：

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

[2]程輝，劉朝，錢鋒.新的汽油調合辛烷值模型及其現場應用[J].計算機與應用化學，2010， 27（10）：1317-1320.

[3]劉朝.汽油調合系統的設計及應用[D].上海：華東理工大學，2011.

[4]薛美盛.成品油調合調度優化模型及應用[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合的應用[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. 凝析油用作調和汽油的工藝研究[J] . 石化技術與應用，2011， 29（2） ： 134-136.

[8]安洋， 宋官龍， 趙德智. 以凝析油為基礎油的汽油調合數學模型[J].遼寧石油化工大學學報， 2013， 33（1）： 1-4.