中間餾分油密度、十六烷值等指標(biāo)之間關(guān)系的研究

楊 勇 張鳳泉 劉馨璐 董 芳

〔中國石化銷售有限公司油品技術(shù)研究所 天津 300384〕

中間餾分油密度、十六烷值等指標(biāo)之間關(guān)系的研究

楊 勇 張鳳泉 劉馨璐 董 芳

〔中國石化銷售有限公司油品技術(shù)研究所 天津 300384〕

以催化裂化、延遲焦化、煤制油等12種樣品(均不加入添加劑)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)分別測試了它們的密度、十六烷值和熱值等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)條件下，中間餾分油基本存在如下列關(guān)系，密度與十六烷值(十六烷指數(shù))和質(zhì)量熱值呈負(fù)相關(guān)，與體積熱值呈正相關(guān)；采用SH/T 0694-2000《中間餾分然料十六烷指數(shù)計(jì)算法(四變量法)》計(jì)算的十六烷指數(shù)多大于十六烷值，且與采用GB/T 11139-89《餾分燃料十六烷指數(shù)計(jì)算法(二變量法)》計(jì)算的十六烷指數(shù)相比更為接近十六烷值；十六烷值(十六烷指數(shù))與質(zhì)量熱值正相關(guān)，與體積熱值負(fù)相關(guān)。

中間餾分油 密度 十六烷值 熱值

中間餾分油是指常壓塔餾出物中除塔頂汽油和塔底重油以外的側(cè)線餾分，是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮话阒该河秃筒裼宛s分。本文中的中間餾分油主要指柴油餾分。作為一種產(chǎn)品，車用柴油和普通柴油，是按照標(biāo)準(zhǔn)要求將不同工藝的中間餾分油及少量添加劑調(diào)合而成的碳原子數(shù)約10～22的混合物。隨著質(zhì)量升級，各種煉油新工藝導(dǎo)致了油品組成的變化和油品性能指標(biāo)的變化，比如十六烷值、硫含量、多環(huán)芳烴含量等。適時(shí)了解油品組成與性質(zhì)及各性能指標(biāo)之間的關(guān)系，對做好油品質(zhì)量檢驗(yàn)和管理具有一定指導(dǎo)意義。

油品的各種性能主要與其化學(xué)組成有關(guān)，例如柴油十六烷值，正構(gòu)烷烴的十六烷值最高，稠環(huán)芳烴的十六烷值最低，烯烴、環(huán)烷烴介于兩者之間[1]。而一定含量的烴類組成又可以反映在柴油的其他性質(zhì)指標(biāo)上，例如密度。相對于十六烷值與熱值來說，測定柴油的密度更加簡單容易。本文通過分析不同工藝生產(chǎn)的中間餾分的實(shí)驗(yàn)室理化性能指標(biāo)，研究密度與十六烷值(指數(shù))、熱值之間的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品

選取了12種不同工藝生產(chǎn)的中間餾分油，包括催化裂化、延遲焦化、加氫精制、加氫裂化等工藝。樣品信息見表1。樣品餾程、組成等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表2。

表1 樣品信息

表2 樣品餾程、組成數(shù)據(jù)

1.2 方法和設(shè)備

1.2.1 十六烷值

采用國標(biāo)《柴油十六烷值測定法》(GB/T 386—2010)測定樣品的十六烷值。所用儀器為美國Waukesha公司制造的CFR(F-5)型柴油十六烷值機(jī)。

1.2.2 十六烷指數(shù)

采用SH /T 0694—2000(四變量法)和GB/T 11139—891(=變量)分別計(jì)算十六烷指數(shù)。

1.2.3 熱值

采用國標(biāo)《石油產(chǎn)品熱值測定法》(GB/T 384—81)測定柴油熱值。所用儀器為德國IKA公司制造的C2000型量熱儀。

1.2.4 密度

采用國標(biāo)《原油和液體石油產(chǎn)品密度實(shí)驗(yàn)室測定法(密度計(jì)法)》(GB/T 1884—2000)和國標(biāo)《石油計(jì)量表》(GB/T 1885—1998)測定柴油的密度。密度計(jì)為SY-Ⅱ型。

2 結(jié)果與討論

2.1 密度與十六烷值、十六烷指數(shù)的關(guān)系

分別測定各個(gè)中間餾分的20℃密度和十六烷值，并采用GB/T 11139和SH/T 0694計(jì)算其十六烷指數(shù)，結(jié)果見表3。

表3 中間餾分密度、十六烷值與十六烷指數(shù)

以20℃密度對十六烷值和十六烷指數(shù)作圖，結(jié)果如圖1所示。圖中十六烷值以CN表示，十六烷指數(shù)以CI來表示。從圖1中可以看出，總的來說，密度與十六烷值及十六烷指數(shù)基本負(fù)相關(guān)。其中只有樣品6的十六烷指數(shù)與十六烷值相差較大。主要原因可能是樣品6為采用直接液化生產(chǎn)的煤制油，環(huán)烷烴含量較高(99 %)。

圖1 密度與十六烷值及十六烷指數(shù)

2.2 十六烷值與十六烷指數(shù)的關(guān)系

十六烷指數(shù)的計(jì)算有兩種方法，其中GB/T 11139適用于計(jì)算直餾餾分、催化裂化餾分以及這兩者混合燃料的十六烷指數(shù)；SH/T 0694(四變量公式法)適用于石油中間餾分燃料以及含有來源于油砂和油頁巖的非石油餾分的燃料。

由于兩種十六烷指數(shù)計(jì)算方法的制訂時(shí)間較早，造成了當(dāng)時(shí)生產(chǎn)柴油的原油及工藝與現(xiàn)在區(qū)別較大，且在柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了著火性指標(biāo)只需滿足十六烷值或十六烷指數(shù)其中一項(xiàng)的要求即可。在標(biāo)準(zhǔn)十六烷值機(jī)經(jīng)費(fèi)投入較高的情況下，選擇一種計(jì)算結(jié)果與實(shí)測十六烷值更加接近的十六烷指數(shù)計(jì)算方法，通過計(jì)算十六烷指數(shù)來判定柴油著火性具有更加實(shí)際的意義。

圖2顯示了十六烷值(CN)與十六烷指數(shù)(CI)的關(guān)系，圖中“CN-CI(四)”表示十六烷值減去四變量法指數(shù)的差值，“CN-CI(二)”表示十六烷值減去二變量法指數(shù)的差值。

圖2 十六烷值與十六烷指數(shù)的關(guān)系

從圖2(參照表3)可以看出，大部分的樣品存在至少有1個(gè)CI大于CN的情況，只有油樣6和7的CN同時(shí)大于兩個(gè)CI，且油樣6的差值較大。究其原因，主要是因?yàn)橛蜆?為直接液化法生產(chǎn)的煤制油，組成以鏈烷烴(11.7%)和環(huán)烷烴(86.9%)為主，而其本身餾程較窄且餾分較輕，這就造成了CN大大超過CI的現(xiàn)象。

以絕對值來判定，在12個(gè)樣品中，有8個(gè)樣品的四變量法CI與CN更為接近。此外，有9個(gè)樣品的四變量法CI大于CN，6個(gè)樣品的二變量法CI大于CN(其中包括5個(gè)樣品的兩個(gè)CI同時(shí)大于CN)。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定四變量法CI低于CN，在不添加十六烷值改進(jìn)劑的情況下，這一點(diǎn)與本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符。

2.3 熱值與密度的關(guān)系

熱值又稱卡值或發(fā)熱量，是指單位質(zhì)量(或體積)的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，通常可分為高熱值和低熱值兩種。燃料中的氫燃燒生成水，如果水按蒸汽算，結(jié)果是低熱值，按冷凝成水算，是高熱值。本文中測得的是中間餾分的高熱值。20℃密度與高熱值的關(guān)系見圖3。

圖3 密度與質(zhì)量熱值和體積熱值

分析圖3可以看出，質(zhì)量熱值與體積熱值呈負(fù)相關(guān)，密度與質(zhì)量熱值呈良好的負(fù)相關(guān)性，與體積熱值呈良好的正相關(guān)性。

3 結(jié)論

通過分析中間餾分油的密度、十六烷值(十六烷指數(shù))和熱值的相互關(guān)系，可以得到以下結(jié)論：

(1)一般情況下，中間餾分油的密度與十六烷值(十六烷指數(shù))表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，即不同柴油相比，密度越大其十六烷值(十六烷指數(shù))越小；

(2)在未添加十六烷值改進(jìn)劑的情況下，大部分樣品的四變量法CI大于CN，且較二變量法CI更接近CN；

(3)中間餾分油的密度與體積熱值呈正相關(guān)，與質(zhì)量熱值呈負(fù)相關(guān)；

(4)中間餾分油的十六烷值越高，其質(zhì)量熱值越高，但體積熱值越低。

[1] 龐荔元. 油品分析員讀本[M]. 北京：中國石化出版社，2007：85.

2017-03-01。

楊勇(1980-)男，2002年畢業(yè)于天津科技大學(xué)高分子材料成型與加工專業(yè)，本科，學(xué)士，工程師，現(xiàn)從事輕質(zhì)油品的應(yīng)用研究及質(zhì)量管理工作。