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(guó)家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)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(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2020年民用汽車擁有量27338.56萬(wàn)輛。雖然國(guó)家已出臺(tái)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(gòu)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(dòng)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(huì)對(duì)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(duì)烯烴含量和芳烴含量進(jìn)行限制[1]。同時(shí)烯烴和芳烴也是影響機(jī)動(dòng)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(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果比對(duì)分析。此次檢測(cè)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(cè)定 多維氣相色譜法》[1]檢測(cè)法測(cè)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(cè)儀器與檢測(cè)方法

1.1 檢測(cè)儀器簡(jiǎn)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(hào)GC-2014 SFID；氣相色譜儀，規(guī)格型號(hào)GC-2014 FID；電子天平，規(guī)格型號(hào)萬(wàn)分之一XS204。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容介紹

1.2.1 項(xiàng)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(shí)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(guó)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(huì)對(duì)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(dòng)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(huì)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(shí)芳烴燃燒時(shí)會(huì)形成致癌物質(zhì)苯，排入大氣后會(huì)影響人類健康[3]。

本次追蹤2018年至2021年共計(jì)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(shì)。

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(cè)。其檢測(cè)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(shí)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(shí)脫離載氣流路，與苯分離，待苯洗脫檢測(cè)后，通過切換另一個(gè)六通閥對(duì)C7+芳烴組分進(jìn)行反吹，使它進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)，待檢測(cè)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(cè)器檢測(cè)，此時(shí)出現(xiàn)完整峰圖，再通過校正的面積歸一法進(jìn)行計(jì)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(duì)各樣本進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)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(gè)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(shì)Fig.9 Trend of olefin content

通過對(duì)圖9和表1進(jìn)行分析得出：烯烴含量檢測(cè)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(cè)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(cè)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(shì)，低烯烴含量樣本數(shù)有明顯的增加趨勢(shì)。

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(shì)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(cè)值>30的數(shù)據(jù)，2018年檢測(cè)值占比到56%、2019年檢測(cè)值占比到54%、2020年檢測(cè)值占比到53%、2021年檢測(cè)值占比到49%；25<檢測(cè)值≤30的數(shù)據(jù)，2018年至2021年分別占比為43%、36%、46%、45%；檢測(cè)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(shì)，它的檢測(cè)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(shì)。引起該現(xiàn)象的原因，有以下幾點(diǎn)。(1)國(guó)家相關(guān)部門的嚴(yán)格要求，通過國(guó)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(duì)烯烴含量的標(biāo)準(zhǔn)值由國(guó)Ⅲ要求的30%(V/V)[5]，下降至國(guó)內(nèi)現(xiàn)行國(guó)ⅥA的標(biāo)準(zhǔn)值18%(V/V)[6]；DB11/238-2016《車用汽油》中的對(duì)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(guó)Ⅲ40%(V/V)[8]，下降至國(guó)內(nèi)現(xiàn)行國(guó)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(guó)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(shí)也采用國(guó)家、省市縣等各級(jí)別的監(jiān)督、投訴、舉報(bào)、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(duì)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(shì)，同時(shí)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(chǎng)監(jiān)督管理局、機(jī)動(dòng)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(xiàng)監(jiān)督、降低標(biāo)準(zhǔn)限值和路面尾氣檢測(cè)等。避免私調(diào)劣質(zhì)油品的市場(chǎng)混入。

表3 標(biāo)準(zhǔn)中烯烴、芳烴含量發(fā)展趨勢(shì)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(shí)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(duì)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。