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        車用液化石油氣的生產(chǎn)與質(zhì)量

        2017-07-31 23:57:38畢才平牟明仁楊春光
        化工技術(shù)與開發(fā) 2017年7期
        關(guān)鍵詞:調(diào)合石油氣輕烴

        畢才平,牟明仁,張 寧, 楊春光,王 喆,趙 超

        (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 116032;2.遼寧出入境檢驗檢疫局,遼寧 大連 116001)

        生產(chǎn)工藝

        車用液化石油氣的生產(chǎn)與質(zhì)量

        畢才平1,牟明仁2,張 寧2, 楊春光2,王 喆2,趙 超2

        (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 116032;2.遼寧出入境檢驗檢疫局,遼寧 大連 116001)

        重整裝置和輕烴回收裝置生產(chǎn)的輕烴,與氣體分餾裝置生產(chǎn)的丙烷,通過罐區(qū)按比例調(diào)合,加入四氫噻吩賦臭劑后,生產(chǎn)-10號、-5號車用液化石油氣,質(zhì)量指標(biāo)符合GB 19159-2012中規(guī)定的技術(shù)要求。其辛烷值、二烯烴(包括1,3-丁二烯)摩爾分?jǐn)?shù)、銅片腐蝕、硫化氫等指標(biāo),符合現(xiàn)行的GB 17930-2016標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的國五、國六車用汽油的技術(shù)要求。

        車用液化石油氣;輕烴;丙烷;四氫噻吩;辛烷值;硫含量

        液化石油氣通常是指石油加工中的副產(chǎn)品,主要是由碳、氫2種元素構(gòu)成的碳?xì)浠旌衔铮仁鞘突ぴ?,也可作為汽車燃料。汽車保有量的迅速增長,給人們的出行帶來便捷的同時,大量的汽車尾氣排放也給大氣環(huán)境造成污染,僅北京市就有31.3%的細(xì)顆粒物來自機(jī)動車的排放[1-2]。為改善大氣環(huán)境狀況,除改進(jìn)汽車燃燒性能之外,提高車用燃油及相關(guān)燃料的質(zhì)量,開發(fā)新清潔燃料及相關(guān)替代車用燃料產(chǎn)品就顯得非常迫切與重要[3-4]。液化石油氣作為汽車燃料時,因其辛烷值比汽油高5%~10%,抗暴性能與揮發(fā)性能好,燃燒充分而不容易產(chǎn)生積炭,CO、HC和微粒的排放極低,因此不僅可以改善發(fā)動機(jī)的燃燒性能,還可以有效地減少污染,保護(hù)環(huán)境,既是比較理想的車用汽柴油的替代燃料,也被人們視為經(jīng)濟(jì)適用的清潔燃料,在實際應(yīng)用中已發(fā)揮著重要的作用[5-6]。為此,大連石化公司通過優(yōu)化資源,組織攻關(guān),2014年開發(fā)生產(chǎn)了可滿足GB 19159-2012《車用液化石油氣》標(biāo)準(zhǔn)要求的車用液化石油氣[7],既開拓了車用液化石油氣的產(chǎn)品市場,也擴(kuò)大了在LPG市場的影響。

        1 產(chǎn)品生產(chǎn)與質(zhì)量

        1.1 產(chǎn)品生產(chǎn)

        大連石化公司生產(chǎn)的車用液化石油氣,主要原料是由重整裝置和輕烴回收裝置生產(chǎn)的副產(chǎn)品,再添加由氣體分餾裝置生產(chǎn)的辛烷值高的丙烷等組分進(jìn)行調(diào)合,經(jīng)分析化驗,達(dá)到GB 19159-2012的質(zhì)量指標(biāo)要求。

        其中60萬t·a-1連續(xù)重整裝置以直餾石腦油為原料,經(jīng)預(yù)加氫后,產(chǎn)物經(jīng)汽提分餾塔脫除硫、氮、水等雜質(zhì),經(jīng)拔頭油穩(wěn)定系統(tǒng),利用進(jìn)料的沸點差,將拔頭油和戊烷分離生產(chǎn)液化氣。420萬t·a-1輕烴回收裝置采用“脫丁烷塔-脫乙烷塔-石腦油分離塔-吸收塔”四塔流程,集中處理來自各個裝置(單元)的石腦油和酸性氣,回收其液化氣。氣體分餾裝置將液態(tài)烴中C2~C5的混合氣體,根據(jù)各組分的揮發(fā)度不同,使之分離出丙烷等不同的單體烴或者餾分。

        將上述工藝生產(chǎn)的原料在儲運車間東罐區(qū)進(jìn)行調(diào)合,調(diào)合流程為:東罐區(qū)3號、9號泵分別作為輕烴、丙烷調(diào)合泵,在現(xiàn)有東罐區(qū)內(nèi)設(shè)有一套比例調(diào)合流程,包括2臺質(zhì)量流量計、1臺靜態(tài)混合器、3臺調(diào)節(jié)閥,流量計引入DCS進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)。采用沈陽貝爾燃?xì)庥邢薰举x味劑(四氫噻吩)加劑設(shè)施添加賦臭劑。符合標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求后,車用液化石油氣通過管輸輸送到氣體車間裝車出廠。

        1.2 輕烴組成分析

        車用液化石油氣的主要成分是丙烷、丁烷等化合物。為了了解車用液化石油氣的輕烴組成及含量,我們對儲存在33號罐和34號罐中的輕烴主要成分進(jìn)行了分析,數(shù)據(jù)見表1。

        33號罐中的總硫含量為8.05mg·m-3、H2S的含量為無。34號罐中的總硫含量為9.45 mg·m-3,H2S的含量為無。

        1.3 丙烷組成分析

        由表1數(shù)據(jù)可知,受加工工藝及原料的影響,33號罐與34號罐中的液化氣各組分含量不盡相同,有的組分差別還很大。為了滿足并保證出廠車用液化石油氣中的辛烷值符合標(biāo)準(zhǔn)要求,就要在現(xiàn)有輕烴原料中調(diào)合辛烷值較高的組分。而在車用液化石油氣組分中,丙烷的馬達(dá)法辛烷值最高,因此我公司通常將氣體分餾裝置生產(chǎn)的純度較高的丙烷調(diào)入到輕烴中。其中25號罐、27號罐的丙烷組分含量如表2所示。

        表1 輕烴主要成分 /摩爾%

        表2 丙烷氣體主要成分 /摩爾%

        25號罐中的總硫含量為9.13mg·m-3、H2S的含量為無。27號罐中的總硫含量為6.17mg·m-3、H2S的含量為無。

        1.4 賦臭劑的添加

        車用液化石油氣常溫下是氣態(tài),加壓或低溫下可液化, 無色無味,在濃度較高時,對人體的中樞神經(jīng)有麻痹作用,使人窒息死亡,也極易燃燒與爆炸。

        在實際應(yīng)用中,為保障車用石油液化氣的使用安全,需要采取必要的防范措施,保證液化石油氣泄漏時能讓人聞到,因此要在液化石油氣中加入某些能引起人們警覺的物質(zhì),加臭劑是較好的選擇。由于輕烴、丙烷調(diào)合后氣味無法達(dá)標(biāo),按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,需要添加一定量的賦臭劑(四氫噻吩),以保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。液化石油氣的氣味檢測方法按照GB 19159-2012中附錄E(規(guī)范性附錄)的檢測方法進(jìn)行。

        1.5 蒸氣壓限值

        車用液化石油氣是按照GB 19159-2012《車用液化石油氣》的技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)的,不同牌號的車用液化石油氣對應(yīng)40℃下的蒸氣壓限值是其中一項重要的質(zhì)量控制指標(biāo)。由標(biāo)準(zhǔn)中附錄D可知,不同牌號車用液化石油氣對應(yīng)40℃下的蒸氣壓限值如表3所示。

        表3 不同牌號車用液化石油氣對應(yīng)40℃下的蒸氣壓限值

        表4 調(diào)合試驗分析數(shù)據(jù)

        1.6 調(diào)合試驗分析數(shù)據(jù)

        根據(jù)要生產(chǎn)的車用液化石油氣的牌號,針對調(diào)合所用輕烴及丙烷組分在調(diào)合前的含量,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中附錄A、附錄C方法中馬達(dá)法辛烷值、蒸氣壓(表壓)的計算公式,確定輕烴和丙烷的調(diào)合比例。表4為10號、-5號和-10號這3個車用液化石油氣牌號的樣品調(diào)合試驗的分析數(shù)據(jù),排序分別為1號、2號、3號。

        1.7 出廠產(chǎn)品數(shù)據(jù)

        表5是我公司出廠的車用液化石油氣調(diào)合后的實際分析結(jié)果,4批次樣品編號分別為1號、2號、3號、4號。由表5數(shù)據(jù)看,1號、2號各項化驗指標(biāo)符合-10號車用液化石油氣牌號標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求,3號、4號符合-5號車用液化石油氣牌號標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求。

        表5 出廠車用液化石油氣調(diào)合后分析結(jié)果

        從表5中數(shù)據(jù)看,針對公司現(xiàn)有的工藝條件與原料質(zhì)量,裝置不需要進(jìn)行任何調(diào)整,利用輕烴、丙烷進(jìn)行調(diào)合生產(chǎn)車用液化石油氣是比較經(jīng)濟(jì)可行的。同時可以看到,不同牌號的馬達(dá)法辛烷值大小與樣品中丙烷含量密切相關(guān),且丙烷是車用液化石油氣辛烷值的主要貢獻(xiàn)者。

        1.8 產(chǎn)品質(zhì)量控制點

        1.8.1 環(huán)境溫度

        車用液化石油氣的牌號,根據(jù)發(fā)動機(jī)正常運行所需的最小蒸氣壓和燃料使用的環(huán)境溫度,劃分為-10號、-5號、0號、10號、20號共計5個牌號。因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)依據(jù)氣溫的變化,調(diào)整生產(chǎn)的牌號,以滿足在允許的最低環(huán)境溫度下, 儲氣瓶內(nèi)壓力能使燃料正常輸出并保證汽車動力的供給需求。

        當(dāng)冬季環(huán)境溫度在0℃以上時,應(yīng)該安排生產(chǎn)0號車用液化石油氣,最低蒸氣壓要按照大于700kPa控制。當(dāng)環(huán)境溫度在0~-5℃時,應(yīng)該安排生產(chǎn)-5號車用液化石油氣,最低蒸氣壓要按照大于800kPa控制。當(dāng)環(huán)境溫度在0~-10℃時,應(yīng)該安排生產(chǎn)-10號車用液化石油氣,最低蒸氣壓要按照大于950kPa控制。

        1.8.2 切水

        在冬季溫度為零下時,雖然出廠時依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢驗游離水項目合格,但內(nèi)含的飽和水無法有效分離,遇低溫天氣或卸車時壓力降低時,飽和水會形成冰粒,造成卸車時金屬的過濾器堵塞,致使車用液化氣不能正常輸出。

        2 社會效益

        公司自2014年6月投產(chǎn)車用液化石油氣以來,成為遼寧省第一家獲得生產(chǎn)許可的企業(yè),填補了大連地區(qū)市場相關(guān)產(chǎn)品的空白。企業(yè)生產(chǎn)的“昆侖”牌車用液化石油氣供應(yīng)大連市內(nèi)部分車用液化石油氣的加氣站,對調(diào)節(jié)企業(yè)生產(chǎn)方案和改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有重要意義。

        3 結(jié)論

        大連石化公司以輕烴、丙烷為調(diào)合原料,根據(jù)燃料使用的環(huán)境溫度確定牌號,生產(chǎn)車用液化石油氣產(chǎn)品,產(chǎn)品符合GB 19159-2012《車用液化石油氣》中相關(guān)牌號的技術(shù)指標(biāo)要求。其丙烷∶輕烴按6∶4體積調(diào)合比例生產(chǎn)的-10號、-5號車用液化石油氣,產(chǎn)品中的辛烷值都大于94,二烯烴(包括1,3-丁二烯)摩爾百分比均為0,銅片腐蝕均為1a,硫化氫均為無,游離水與氣味均為通過。特別是總硫含量(含賦臭劑)都小于10mg·kg-1,符合現(xiàn)行的GB 17930-2016《車用汽油》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的國五、國六車用汽油硫含量不大于10mg·kg-1的要求[8],為嚴(yán)格控制汽車尾氣排放,改善空氣質(zhì)量,提升車用燃?xì)獾慕?jīng)濟(jì)性和環(huán)保性創(chuàng)造了條件。

        需要指出的是,在冬季生產(chǎn)時,為防止飽和水形成冰粒,應(yīng)加強切水管理,同時也要嚴(yán)格控制四氫噻吩的加入量,以保證產(chǎn)品安全。

        綜上所述,我公司生產(chǎn)的液化石油氣是優(yōu)質(zhì)的汽車代用燃料,所開發(fā)的產(chǎn)品自投放市場以來,給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,具有良好的發(fā)展前景。

        [1] 牟明仁,焦陽,白璐,等.淺析DB 11/238-2016車用汽油標(biāo)準(zhǔn)修訂與影響[J].產(chǎn)品安全與召回,2016,28(6):58-61.

        [2] 牟明仁,趙雪蓉,張代華,等.解讀車用汽油新標(biāo)準(zhǔn)的修訂[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化,2014,453(6):84-87.

        [3] 姚鈺,朱福純.淺談車用液化石油氣[J].遼寧化工,2003,32(7):302-304.

        [4] 張紀(jì)鵬,張洪信,張鐵柱,等.煉廠液化石油氣(高含烯烴LPG)作為車用燃料的試驗研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報,2006(5):25-27.

        [5] 劉桂彬,張曉輝,何曉東.車用液化石油氣的氣質(zhì)特性及其對發(fā)動機(jī)性能的影響[J].世界汽車,2001(11):14-17.

        [6] 殷乃勛,湯啟云,聶起耕.液化石油氣烯烴組分對車用發(fā)動機(jī)使用性能的影響[J].汽車技術(shù),2005(7):10-13.

        [7] GB 19159-2012,車用液化石油氣[S].

        [8] GB 17930-2016,車用汽油[S].

        Production and Quality of LPG for Motor Vehicles

        BI Caiping1, MU Mingren2, ZHANG Ning, YANG Chunguang, WANG Zhe, ZHAO Chao
        (1. Petrochina Dalian Petrochemical Company, Dalian 116032, China;2. Liaoning Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Dalian 116001, China)

        TE 626.7

        B

        1671-9905(2017)07-0068-03

        畢才平(1970-),男,工程師,現(xiàn)從事煉油工藝工作

        牟明仁(1960-),男,大連人,研究員,現(xiàn)從事進(jìn)出口石油檢驗工作,公開發(fā)表90余篇文章。電話:0411-87960412,15140588190,E-mail: mumingren163@163.com

        2017-04-12

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