加油機膠管對油品硫含量的影響

趙君志

〔中國石化湖南石油分公司 湖南長沙 410005〕

隨著國內汽車保有量的增加,汽車尾氣排放污染物已經成為我國大城市大氣污染的重要影響因素之一。硫含量是汽柴油質量的重要參數，對發動機的腐蝕和排放會產生很大影響：當汽油中硫含量過高時，會導致汽車尾氣催化轉化器的催化劑轉化效率降低和氧傳感器靈敏度下降，而不利于對車輛尾氣排放量的控制。研究表明，汽油中的硫是影響尾氣排放的主要因素[1]。柴油的硫含量與一次顆粒物排放明顯相關，燃油中的硫會以1 %～3 %的比例轉化為硫酸鹽而成為PM的一部分；硫在柴油機燃燒生成的氣態二氧化硫中一部分在大氣中通過化學反應生成二次硫酸鹽微粒；硫燃燒過程的中間產物能夠催化碳煙生成，使總的顆粒物數量增加；當柴油中硫含量過高時，會降低車輛排氣后處理系統的轉化效率，有些處理系統甚至由于硫中毒而永久失效[2]。

因此，降低汽柴油中的硫含量對保護健康、環境及車輛都意義重大。各國在提升汽柴油質量的過程中都大幅度地降低汽柴油的硫含量。國Ⅴ、國VI油品中的硫含量在10μg/g以下，接近于無硫。油品在儲存以及管輸或罐車運輸過程中，很難完全避免被雜質污染，而加油機膠管或許會污染所加油品；如果油品發生污染，油品硫含量超標、出現不合格的可能性大大增加。因此在成品油儲存、運輸環節，必須更進一步提高質量意識，嚴格質量管理。

筆者在幾次油品抽檢過程中發現，從加油機槍口打出的油品硫含量不合格，甚至嚴重超標，但該加油槍對應油罐內的油品質量合格。研究發現，加油機膠管污染了流經的油品——加油機膠管存在“析硫”現象。本文擬從加油機膠管對油品硫含量的影響進行一些探討。

1 試驗過程、方法

1.1 試驗過程

鑒于加油機膠管對油品硫含量可能造成影響，對6家加油機廠的9種不同型號的膠管進行了膠管“析硫”試驗，采用湖南省常用加油機廠家使用的不同型號的新膠管做為實驗對象，將同樣的國Ⅳ車用汽油、國Ⅴ車用汽油、國Ⅳ車用柴油和國Ⅴ車用柴油等油樣分別放入這些選中的膠管中，檢測油樣初始留有時間為0的硫含量，然后按油樣放入膠管的固定留有時間(如2h、4h、8h、12h、24h、48h等)分別檢測硫含量。

1.2 試驗方法

硫含量檢測方法采用SH/T 0689—2000 輕質烴及發動機燃料和其他油品的總硫含量測定法(紫外熒光法)。

2 試驗結果和討論

(1)由試驗結果表1看出，所有進行國Ⅴ汽油“析硫”試驗的油樣在留存2h后硫質量分數都大于或等于10 mg/kg，達不到國Ⅴ汽油標準，尤以E廠家、B廠家和D廠家的膠管試驗結果為甚，最高為31.1mg/kg和29.2mg/kg，最低為10.0mg/kg和10.3mg/kg，平均為18.69mg/kg。其他樣品的硫質量分數均有不同程度的提高。隨著時間的延長，硫質量分數增加的越多。如同樣的國Ⅴ汽油留存4h后。油樣的硫質量分數最高為43.6mg/kg和34.6mg/kg，最低為15.3mg/kg和16.2mg/kg。國Ⅳ汽油和國Ⅴ、國Ⅳ柴油的變化相同。油品在膠管中的留存時間與硫含量的變化見表1。

表1 油品在膠管中的留存時間與硫含量的變化

(2)車用汽油比車用柴油的膠管“析硫”現象嚴重；國Ⅴ車用汽油比國Ⅳ車用汽油膠管的“析硫”現象嚴重(因國Ⅴ車用汽油硫含量更低，更易造成油品質量不合格)；國Ⅴ車用柴油比國Ⅳ車用柴油膠管的“析硫”現象嚴重。

(3)由表2結果可以看出在總計26個樣品中油品在膠管中留存2h的不合格率達到38.5 %，有一個國Ⅴ汽油樣品是卡邊值10mg/kg；油品留存在膠管中8h的不合格率達到57.7 %；油品留存在膠管中48h的不合格率達到92.3 %，有2個合格樣品為國Ⅳ車用柴油。

表2 油品停留時間的延長與硫質量分數合格率的變化

3 實例分析

加油站一般白天加油較多，而晚上加油較少，甚至不加油。加油機一個晚上停止加油的時間約為8h，從表2可以看到，這時將有57.7 %的試驗油品的硫含量不合格。

對一個加油站的國Ⅴ98號車用汽油進行了實地檢測，油罐內采樣檢測硫的質量分數是5.4 mg/kg,因目前98號車用汽油加油者較少，晚上一直沒有加油，早上加油前從加油機油槍打出1 L油品進行檢測(油槍未加油時間約為8h)，硫含量達到了24.6 mg/kg，遠遠超過國家標準允許的限值10 mg/kg。這給加油站的油品質量管理帶來了新的挑戰。

4 建議及對策

目前，市場上存在兩種加油機膠管：無硫膠管和含硫膠管。筆者了解的加油站使用的加油膠管大多數還是含硫膠管。加油機膠管內徑有19mm、22mm、25mm三種規格，最大允許公差是4 %，長度一般為4.5m，最長的不超過6m，按圓柱體體積計算加油機膠管中最大存油量如下：

利用圓柱體的體積公式V=πr2h帶入相關數據得到

加油膠管內的最大存油體積：

3.14×(25×1.04/100/2)2×6×10≈3.184(L)

即加油機膠管最大存油量約為3.2L。也就是說，當加油機一段時間未加注油品后，最多有約3.2L的油品可能會不合格。假設是一個晚上(8h)沒有加油，那么這3.2L油品硫的質量分數可能達到40.6 mg/kg(取國Ⅴ汽油放入膠管8h后的平均值)，如果油品本身的硫質量分數是5.0 mg/kg(目前大部分國Ⅴ油品硫含量在5.0 mg/kg以下),要使這3.2L油品質量調合合格，需至少共加入22.8L油品。計算過程如下：

硫是具有可加性的參數，設需要xL罐內油品才能將3.2L不合格的油品調合為合格，按調合公式計算以下方程(因加油膠管內油品與油罐內油品的密度基本一致，都按體積計算)：

(3.2×40.6+x×5.0)/(3.2+x)≤10.0

解方程得x≥19.584(L)

3.2+19.584=22.784≈22.8(L)

即共加入22.8升油品后，客戶油箱里油品的硫含量合格。所以，如果加油機長時間不加油，面對來加油的顧客加油量較大時，可通過油品本身的質量潛力讓存在于加油機膠管內的少量析硫不合格油品的質量調合合格。

如果長時間不加油，面對加油量少的顧客為確保每槍油都合格，應將加油機膠管內油品先行排出，因考慮到紊流等因素，建議排出加油機膠管內油品體積的1.5倍的量約5L油品后，再加給顧客，以確保“每一滴油都是承諾”。

對于自助式加油機，不可能由顧客將存放較久的油品自行排出，應配置無硫膠管，確保顧客任何時候加油，不管加多少油，油品質量都是合格的。

對于擬購置的加油機，建議在購買合同中約定加油機加油膠管應為無硫膠管，以減少加油機膠管對油品質量中硫含量的影響；對擬購置的新加油機膠管進行析硫試驗，如果膠管導致油品達不到相關質量要求，向有關部門反映情況，建議不予購買該類加油機。

[1] 郭飛鴻，王維民.汽柴油應用與質量管理.北京：中國石化出版社，2017.