汽油辛烷值過剩原因分析及措施

趙鑫，時軍華

（中國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動機燃料的抗爆性能好壞的重要指標，列于車用汽油規格的首項，在數值上等于在規定條件下與試樣抗爆性相同時的標準燃料中所含異辛烷的體積百分數。人為規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。

測定辛烷值的方法不同，其結果也不同，研究法辛烷值用RON表示，馬達法辛烷值用MON表示。高研究法辛烷值（RON）汽油不僅可以適應較高的壓縮比，提高發動機的熱效率，還可改善汽車排放性能，減少尾氣污染［1］。抗爆性是指汽油在氣缸中燃燒時，避免產生爆燃的能力，辛烷值低抗爆性就差，形成1種不正常的燃燒，稱為爆燃。爆燃會造成發動機過熱、功率下降、油耗上升，甚至燒毀氣門、軸瓦破裂、活塞燒頂，火花塞絕緣體擊穿等等不良現象。辛烷值也不是越高越好，發動機壓縮比高的汽車應使用高辛烷值的汽油，若壓縮比高使用辛烷值低的汽油會發生爆燃，損壞發動機。而壓縮比低的發動機若使用高辛烷值汽油時會因為燃燒不充分產生積碳，不能充分發揮發動機動力［2］。因此，需要生產不同辛烷值的汽油滿足不同汽車的需求。研究如何控制好出廠汽油的辛烷值，減少汽油辛烷值的過剩，對提高企業的經濟效益非常必要。

文中對某煉化公司汽油的辛烷值現狀和辛烷值過剩的原因進行了分析，提出了降低辛烷值富裕度的措施，以實現企業的效益最大化目標。

1 汽油辛烷值和企業效益的關系

高標號汽油的生產需要高辛烷值組分所以調合成本高，因此銷售價格也高，按目前最新的92#、95#汽油銷售價格計算，每提高1個單位辛烷值，價格可提高130元/t。近年來，該煉化公司各牌號的汽油辛烷值與內控指標相比明顯偏高，即汽油辛烷值富裕度高，存在質量過剩問題。汽油調合的各組分成本是一定的，辛烷值富裕度高調合效益損失。根據最新的汽油價格測算調合效益，如果出廠汽油辛烷值每過剩1個單位/t，以該公司月銷售16×104t汽油計算，就意味著少賺80萬元。

2 汽油生產情況

2.1 汽油質量標準

2017年7月，該公司汽油質量升級為國Ⅵ汽油標準［3］，目前主要生產4個汽油牌號：92#、95#乙醇汽油組分油（Ⅵ），92#、95#車用汽油（Ⅵ）。乙醇汽油組分油屬于汽油半成品，由銷售企業添加10%乙醇，調合為乙醇汽油，添加乙醇后，汽油辛烷值上漲2個單位，芳烴含量、烯烴含量下降10%。所以，乙醇汽油組分油與車用汽油相比，其辛烷值指標低2個單位，芳烴含量、烯烴含量指標高3%、4%［4］，見表1。

表1 汽油內部控制指標

2.2 汽油池各組分

該公司汽油調合組分主要有：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］。

3 汽油出廠辛烷值的現狀

2019年2月～4月，該公司出廠的各牌號汽油（ⅥA）的辛烷值統計數據見表2。各牌號汽油的辛烷值均存在質量過剩情況，整體出廠汽油辛烷值富裕度為0.65。

表2 2～4月份各牌號汽油辛烷值

4 汽油辛烷值過剩的原因分析

要解決汽油的辛烷值過剩的問題，首先要弄清楚目前出廠汽油辛烷值過剩的具體原因。通過對汽油生產的全過程調研，總結出汽油辛烷值過剩的原因主要有以下幾個方面。

4.1 催化裂化汽油苯含量高的影響

該公司催化裂化汽油占汽油總產量的65%左右，是最基礎的汽油調合組分，其性質的變化對汽油池影響最大［6］。

催化裂化汽油的苯含量上升，汽油中苯含量的調合成為汽油調合的限制條件。催化裂化汽油性質變化主要影響因素為催化裂化反應溫度、LTAG回煉量。

提高反應溫度，催化汽油辛烷值、芳烴、苯含量升高，降低溫度則相反。

增加LTAG回煉量，汽油產量增加，汽油中芳烴含量、苯含量升高，辛烷值略升高。

以8月份數據為例，2套催化裂化裝置提高反應溫度、投用LTAG回煉后穩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、異辛烷的調合比例，精制汽油苯含量的變化見圖1，汽油調和比例數據見表3。

圖1 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢

表3 汽油調合比例對比

4.2 汽油調合方案調整不及時

分析檢驗計劃規定，S Zorb汽油每周1、3、5分析辛烷值。根據目前的生產負荷計算，生產汽油1.5罐/d，分析1次S zorb汽油辛烷值數據可以調合4罐汽油。裝置原料變化、工藝參數調整頻繁導致的辛烷值變化監控不到位，調合比例未及時修正，就會造成后續汽油調合的辛烷值富裕［7］。

4.3 汽油計劃方面的原因

生產根據汽油牌號及各牌號產量計劃，測算各項指標需求值。然后分析廠內自產汽油組分指標和月初計劃的外購組分量測算汽油池的指標，并與需求值比對。根據比對結果，調整外購汽油組分量。如果出現汽油辛烷值高，低辛烷值組分不足的情況，為保證汽油計劃的完成，放寬辛烷值富裕度，優先保證汽油出廠計劃。甲苯、異辛烷出廠價格低于汽油價格時，加大甲苯、異辛烷的調合比例，汽油辛烷值富裕度增加，保證了整體效益最大化。以2019年某月的汽油計劃的測算為依據，汽油調合的辛烷值需求值為92.23，實際根據汽油池組分的產量推算的汽油池辛烷值為92.88，汽油池的辛烷值富裕0.65。測算數據見表4、5。

表4 汽油生產計劃部分指標加權值

表5 汽油池性質

5 改進措施

5.1 嚴控苯含量

催化裂化汽油性質作為重點監控指標，嚴控催化裂化反應溫度、LTAG回煉量，催化汽油的苯含量平穩控制。月生產計劃確認，根據催化汽油的產量要求，合理確定反應溫度、催化劑活性、LTAG的回煉量，減少調增次數。工藝參數調增后及時加樣跟蹤催化裂化汽油苯含量變化趨勢，避免影響汽油調合。

2019年11月1～5日，S Zorb汽油苯含量均值1.16%，最高1.22%，5日催化降低反應溫度、LTAG回煉量，調整后S Zorb裝置精制汽油的苯含量穩定在0.97%。通過監控催化汽油的苯含量，滿足汽油調合的要求，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見圖2。

圖2 S Zorb精制汽油苯含量變化趨勢

5.2 增加分析頻次

針對餾出口辛烷值監控頻次不足的問題，在原分析計劃每周3次的基礎上，每次生產調整后質量管理人員提出加樣申請，每日監控餾出口辛烷值變化，直至辛烷值數據趨于平穩后恢復正常的分析頻次。建立汽油調合臺賬，實時跟蹤汽油調整的全過程，餾出口辛烷值變化后及時使用PBO軟件修改調合的比例，控制辛烷值的富裕度。

通過監控實測值和PBO計算值的差值，結合實測值和內控指標的對比，找出偏差規律，發現偏差大時立即調整下1罐的調合比例，將PBO計算值下調降低高辛烷值組分的比例，調整后汽油實測值也相應降低，在保證質量合格的基礎上減少質量過剩。

5.3 優化汽油生產計劃

汽油生產調合優化分以月度汽油生產計劃以及現有條件測算汽油生產月度方案為主，根據市場需求變化、生產裝置變化，實時調整優化方案。

針對汽油池辛烷值高的問題，首先減少高辛烷值組分的外購量。其次是加大低辛烷值組分輕石腦油的調合量［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入汽油中，降低汽油辛烷值的富裕度，減少效益損失。計劃方面要做到緊盯市場，增加高標號的計劃量，使計劃需求值匹配汽油池的辛烷值，從而提高公司的經濟效益。

6 結束語

質量過剩是企業效益損失的重要環節，必須做到質量的全過程控制，在滿足企業內控指標的前提下，做好質量優化工作，為企業創造更大的經濟效益。通過對汽油生產過程的研究分析，總結出出廠汽油辛烷值過剩的原因，并制定了相應的措施。通過措施的實施，汽油辛烷值富裕度降至0.5以內，每月可增加經濟效益80萬元。