C4參與汽油調合技術探討

關海若，胡 瑞，王笑靜，姜秋實

（1. 中國石油天然氣股份有限公司 大連石化分公司， 遼寧 大連 116031； 2. 中國石油工程建設公司 大連設計分公司，遼寧 大連 116031）

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C4參與汽油調合技術探討

關海若1，胡 瑞1，王笑靜2，姜秋實1

（1. 中國石油天然氣股份有限公司 大連石化分公司， 遼寧 大連 116031； 2. 中國石油工程建設公司 大連設計分公司，遼寧 大連 116031）

摘 要：對C4參與汽油調合技術進行了深入的探討，闡述了C4調合汽油提高了汽油的蒸汽壓、改善點火性能、降低密度等質量指標，提高了市場競爭力，調入低成本C4組分提高經濟效益的意義。分析了C4調合汽油存在C4汽化析出的安全風險，提出了C4調合汽油生產過程安全和質量技術控制解決方案，介紹了控制C4調合比例上限原則，確保汽油雷德蒸汽壓質量合格及調合安全；控制C4調合壓力大于調合溫度下C4最大飽和蒸汽壓的確定原則及實施方案，防止調合時C4析出；調合線末端加靜態混合器確保調合均勻性；增加專用汽油飽和蒸汽壓分析儀、增加專用的調合壓力檢測點與C4調合系統切斷聯鎖等相應的安全控制措施方案。為C4調合汽油生產提供了參考，在實際工作中起到較好的指導作用。

關 鍵 詞：C4；C4調合；C4調合汽油；汽油調合

1 C4參與汽油調合的意義

《中華人民共和國國家標準批準發布公告》［2013年第26號］要求， GB 17930-2013《車用汽油》（代替GB 17930-2011《車用汽油》）于2013年12月18日起發布、實施。車用汽油（IV）規定的技術要求過渡期至2013年12月31日，自2014年1月1日起車用汽油（III）規定的技術要求廢止；車用汽油（V）規定的技術要求過渡期至2017年12月31日，自2018年1月1日起車用汽油（IV）規定的技術要求廢止［1］。隨著汽油質量升級要求，各大煉廠紛紛采用了對催化汽油進行加氫或加氫醚化技術，該技術的使用使得汽油調合組分的蒸汽壓大幅降低，使汽油調入C4成為可能［2］。

C4通常指丁烷，調入汽油不但可以提高效益還可以改進汽油性能。目前汽油的價格要高于C4作為液化氣的價格，且汽油調入C4可以降低汽油密度，經濟效益顯著。汽油加氫和醚化技術使用后，汽油調合組分蒸汽壓大幅降低，限制了其他低蒸汽壓調合組分調入量，增加了生產的苛刻度，調入C4可以提高蒸汽壓和辛烷值，降低油品調合的苛刻度。冬季成品汽油蒸汽壓基本接近45 kPa的下限值，加入C4可以提高汽油的蒸汽壓，改進汽油的點火性能。大連石化于2015年初在國內率先完成了C4調合汽油的改造，實際運行穩定，取得了較好的經濟效益，產品的質量也得到了有效的提升。

2 C4參與汽油調合風險分析

單獨的C4在常壓下為氣態，其參與汽油調合的主要風險是調合過程中系統沒有有效控制或系統故障時，C4以氣態方式進入汽油成品罐，無法很好的溶解到汽油中，在成品汽油罐析出，形成混合性爆炸氣體，遇靜電或明火而產生安全風險。

3 C4參與汽油調合技術探討

3.1 確定C4調入高限

為確保C4參與汽油調合的安全和質量合格，首先需要根據調合組分的質量情況確定C4調入的最大比例高限，并在操作中嚴格控制調入比例小于高限值。確定C4調入比例高限的原則是確保調入C4后成品汽油的蒸汽壓符合產品標準，更不會對成品油的常壓儲罐產生存儲風險［3］。如國Ⅴ汽油蒸汽壓冬季不大于85 kPa、夏季不大于不大于65 kPa，且不超過常壓儲罐存儲的蒸汽壓88 kPa（G）上限要求。大連石化汽油調合組分主要有加氫醚化汽油、重整生成油、重整非芳、石腦油、MTBE和烷基化油等，調合后汽油雷德蒸汽壓在45～50 kPa之間，蒸汽壓有較大調合空間。C4調合組分采用的是MTBE未反C4，C4的性質見表1，雷德蒸汽壓為260 kPa左右。根據汽油調合組分飽和蒸汽壓的性質核算確定C4調合最高安全限制比例不超過5%，在實際運行中采取更低的保守調合高限確保調合系統安全運行。具體調入比例高限與煉廠汽油組分油的性質有關，可采用調合實驗及內插法確定，也可以采用模擬計算確定［4］。

蒸汽壓對調合產品的質量和操作安全至關重要，為確保調合產品蒸汽壓受控，要在調合線混合段末端進行蒸汽壓在線分析，對調合后汽油成品的飽和蒸汽壓進行在線監測，以確保油品調合過程安全、質量合格［5］。

表1 C4主要性質表Table 1 Main properties of C4

3.2 確定調合線混合段壓力

調合混合段系統壓力低于C4飽和蒸汽壓時，C4就會立即氣化，無法與汽油組分很好的混合。所以必須控制調合注入點后的混合段壓力大于C4在調合溫度下的飽和蒸汽壓，為保險起見，一般直接控制混合段壓力大于調合溫度上限的飽和蒸汽壓。所以C4調合需要采用管線調合，而不能采用直接向罐內批次調合，因為通常罐液位靜壓力均小于C4的飽和蒸汽壓，C4將會直接氣化析出。

圖1是各種形式的純C4組分飽和蒸汽壓和溫度關系曲線，實際生產中可根據調合C4的組成，查閱相關文獻獲得C4飽和蒸汽壓數據。對于混合C4，可實測飽和蒸汽壓，也可委托研究機構模擬計算出混合C4的飽和蒸汽壓［6］。大連石化MTBE未反C4組成見表2，雷德蒸汽壓為260 kPa左右，根據C4蒸汽壓性質、油罐靜壓頭、管線摩阻并考慮一定的安全余量，確定調合線背壓控制在350kPa～450 kPa之間。在實際應用中可跟蹤C4成分變化，根據不同C4組成及實際飽和蒸汽壓值（見圖1）適當降低調合線背壓，在確保調合安全的前提下，盡量降低能耗。

表2 C4主要組成表Table 2 Components of C4

圖1 C4飽和蒸汽壓與溫度的關系Fig.1 Relationship of C4 RVP and temperature

3.3 采取可靠的防止C4析出措施

C4參與汽油調合帶來的最大風險就是C4在調合系統壓力失控或竄到低壓系統時析出，進而在常壓油罐內溢出，而產生安全風險。因此，調合時控制C4調合系統壓力穩定及防止C4竄入低壓系統是確保C4調合安全的重點，通常采取更高級別的壓力監控和切斷聯鎖系統是必要的。

大連石化設計了調合頭壓力超低限切斷C4進料聯鎖保護，該聯鎖確保了在壓力超低限后，C4不進入汽油調合系統，不會形成C4在汽油中析出，確保調合系統安全。

3.4 控制調合均勻性措施

除上述調合控制措施外，提高C4調入汽油的均勻性非常重要，必須保證系統減壓前，C4與汽油調合組分能夠充分混合。如果沒有很好的混合就進入低壓狀態，可能出現局部C4濃度大，沒有充分混合析出而產生安全風險的問題。大連石化采取在調合線混合段末端設置靜態混合器的方案。靜態混合器可以使調合組分產生劇烈的湍流接觸，短時間內完成各調合組分均勻混合，C4經過均勻混合不再產生析出現象。

3.5 其他要求

為確保C4調合的安全性，在日常操作過程中還應注意精細控制。如關注C4質量變化，力爭控制調入的C4質量穩定。關注調合流量變化，調合流量不穩定時，不應調入C4。調合設施不在理想工況范圍內工作時，不應調入C4等措施，以提高C4調合安全性。

4 經濟性分析

大連石化汽油產量約36萬t/月，不加入C4調合蒸汽壓在45～50 kPa之間，引入C4作為調合組分汽油蒸汽壓提高到63 kPa，可調入C4組分0.85 萬t/月。蒸汽壓升高提高了油品的點火性能，密度下降約4 kg/m3，使油品輕質化，提高燃燒性能，同時這對出廠以質量定價終端以體積定價的國內市場，可提高油品在批發商的競爭力。

由于C4的市場價格均顯著低于汽油的價格，以上調合約可增加經濟效益1 200萬元/月，經濟效益顯著。

5 結 論

大連石化C4調合汽油系統投用以來運行安全穩定，不但提高了汽油的飽和蒸汽壓，改進了汽油的點火性能，而且將低價C4調入價格較高的汽油中，提高了經濟效益，取得較好的效果。C4參與汽油調合技術關鍵點的是控制C4調入汽油的過程中和調合后，C4不會從常壓罐以氣態形式大量析出導致蒸汽壓超標甚至析出而出現安全風險，確保調合過程安全、產品質量合格。采取的主要措施有：

（1）根據蒸汽壓限制，明確C4調入比例高限；

（2）采用管線調合方式并確保調合壓力大于C4飽和蒸汽壓；

（3）采取可靠的壓力監控和切斷聯鎖等安全措施防止C4析出；

（4）調合混合段末端設置靜態混合器確保調合均勻性；

（5）對調合成品的蒸汽壓進行在線分析監控；

（6）提高C4組成的穩定性，控制調合系統在穩定可控工況范圍內工作。

參考文獻：

［1］GB 17930-2013，車用汽油［S］.

［2］張芳，周序，楊玉民，曾俊，姚亞平. 利用煉油廠液化氣資源解決汽油辛烷值短缺［J］. 當代石油石化，2003（11）：10-15.

［3］呂杭蔚，楊遙. 成品油調和建模及優化方法研究［J］. 計算機與應用化學， 2014（10）：1184-1188.

［4］韓加輝.淺談大慶煉化公司汽油調和的現狀［J］. 科技創新與應用，2012（21）：92.

［5］劉國莉，葉同，王桂玲，珺趙. 成品油調和配方優化研究［J］. 運籌與管理，2015（4）：92-96.

［6］羅春鵬，榮岡. 不確定條件下汽油調和調度的魯棒優化模型［J］. 石油學報（石油加工）， 2009，25（3）：391-400.

分析測試

Discussion on Gasoline Blending Technology With C4

GUAN Hai-ruo1，HU Rui1，WANG Xiao-jing2，JIANG Qiu-shi1
（1. PetroChina Dalian Petrochemical Company， Liaoning Dalian 116031， China；2. China Petroleum Engineering & Construction Corp. Dalian Branch， Liaoning Dalian 116031， China）

Abstract:Gasoline blending technology with C4 was discussed. The technology can increase RVP and ignition performance， decrease density， improve the market competitiveness and increase economic benefits. C4 overflow risk of blended gasoline was analyzed， the security and quality control measures for the blend were introduced， such as controlling the max ratio of C4， controlling C4 blend pressure， using the static mixer， and so on.

Key words:C4； C4 blend； C4 blended gasoline； Gasoline blending

中圖分類號：TE 624

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0421-02

收稿日期：2015-12-20

作者簡介：關海若（1973-），男，遼寧省大連市人，高級工程師，1996年畢業于撫順石油學院化學工程專業，研究方向：油品儲運。E-mail：ghr_dl@petrochina.com.cn。