汽油調合辛烷值預測模型的建立與求解

張嘉桐

中國石油錦西石化公司 遼寧 葫蘆島 125001

1 汽油調合

汽油生產可分為汽油組分生產和汽油調合兩個階段。汽油調合是一個復雜同時又蘊藏著巨大利潤空間的工業過程[1]。汽油調合是用幾種組分油按一定的比例混合，使混合后的成品油符合牌號的質量指標要求。組分油包括催化裂化汽油、重整汽油、加氫裂化汽油、甲基叔丁基醚（MTBE）、烷基化油等。不同的組分油有不同的性質，生產成本也不同，不同牌號的成品油有不同的指標要求，銷售價格也不同。

汽油調合是一個典型的優化問題，優化的目標是收益最大，辛烷值（RON）是關鍵的質量指標，其準確性對汽油調合優化具有重要意義[2]。有的企業為保證成品汽油出廠合格，成品油RON明顯比內控指標偏高，即RON存在質量過剩問題，每富裕1個單位RON損失效益約130元/噸[3]。建立調合RON預測模型是汽油調合關鍵環節，由組分油RON預測成品油RON，模型越精確預測的結果越準確，使成品油RON既保證質量指標又無質量過剩。

2 RON 模型文獻

汽油調合RON是一種典型的非線性函數，參與調合的各組分油之間存在著復雜的調合效應，成品油的RON不等于組分油質量分數乘以對應RON的線性加和，這使得對成品油調合的RON預測變得十分困難。關于調合RON模型，國內外已有許多學者通過大量的研究提出了各種各樣的模型形式。

A.H.Zahed[5]等根據已有的試驗數據，利用回歸分析方法提出一個預測汽油調合RON的數學模型，此模型預測的RON與實測值的平均偏差為0.54%，復相關系數為0.973。

王中平[4]用錦州石化公司組分油數據，對A.H.Zahed模型進行回歸分析，建立汽油調合RON模型。結果表明預測精度較高，RON平均偏差為0.324%，能很好的預測汽油調合的RON。

Twu和Coon[6]提出的RON模型，在157種組分油的161次汽油調合測試中，該模型預測研究法RON的平均偏差為1.00%，馬達法辛烷值（MON）為1.19%。

3 RON 模型的建立和求解

3.1 建立模型

汽油調合RON是組分油RON和組分油質量分數的非線性函數，可以表示為：RTH=f（RZF，xZF）。假設汽油調合RON函數由兩部分組成，一部分是組分油RON和質量分數的線性加和，另一部分是組分油對調合油的調合效應，表示為：

RTH—調合油RON的計算值；

N—組分油種類數；

Rj—第j個組分油RON；

xj—第j個組分油質量分數；

Aj—第j個組分油調合效應系數，由數據回歸得到；

n—組分油調和效應系數，由數據回歸得到；

3.2 求解模型

RON模型屬于多元非線性模型，模型系數回歸采用最小二乘法，通過回歸求得模型系數Aj和n，本文用LINGO求解器的LINGO語言編程求解模型。

i—第i個產品批次；

M—產品批次數量；

j—第j個組分油；

N—組分油種類數；

RJSi—第i批次的成品油計算RON；

RCPi—第i批次成品油實測RON；

Rij—第i批次第j個組分的RON；

xij—第i批次第j個組分的質量分數；

Aj—第j個組分的調合效應回歸系數；

n—組分油調和效應回歸系數。

數據采用32批次已有的歷史調合數據，組分油RON見表1，組分油質量分數見表2左側部分數據。

表1 組分油RON

表2 組分油質量分數及計算結果

3.3 計算結果

運行求解模型程序，得到運行結果。部分批次成品油的計算RON、絕對誤差和相對誤差列于表2右側，模型回歸系數A1、A2、A3、A4、A5、A6、n、平均偏差和復相關系數列于表3中，平均偏差0.175%和復相關系數0.9872表明模型精度非常高，模型精度與文獻對比見表4。

表3 RON模型的回歸結果

4 結論

本文建立的汽油調合RON模型符合汽油RON調合機理，用已有成品油調合數據進行模型系數回歸符合生產實際，選用LINGO求解器語言編寫求解程序邏輯清晰、簡捷明了，只需要組分油的質量分數和RON、成品油RON數據，即可求解模型，使建立模型和維護模型具有較強的可操作性。計算結果表明模型精度高，明顯優于文獻模型，用此模型預測汽油調和RON，能更精確保證成品油RON指標和減少RON過剩，從而提高汽油調合效益。