李 祎，趙麗萍，劉順濤，鄭 煜，陶志平

（中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院，北京 100083）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車保有量大幅增加，車用汽油消費量也相應飛速增長。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2020年我國汽車保有量達到2.81億輛，汽油消費量為1.27億噸，如此大的汽油消費量在為人們生活帶來便捷的同時，也加劇了環(huán)境污染問題。機動車尾氣排放的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（THC）、氮氧化合物（NOX）、顆粒物（PM）、烴類（NHMC）、硫化物（SOX）等有害物質(zhì)成為影響城市空氣質(zhì)量的重要污染源之一，嚴重危害居民健康[1]。

油品質(zhì)量是影響機動車尾氣排放的重要因素。近年來，我國一直加快推進汽油質(zhì)量升級，國家市場監(jiān)督管理總局于2016年12月23日正式發(fā)布第Ⅵ階段車用汽油標準，新標準的實施對減少尾氣排放和改善空氣質(zhì)量具有重要意義。相比于國Ⅴ標準，國Ⅵ標準降低了烯烴含量、芳烴含量、苯含量和餾程50%蒸發(fā)溫度，二者主要技術指標差異見表1[2]。其中，國Ⅵ汽油標準分為ⅥA和ⅥB兩個階段，ⅥA標準自2019年1月1日起實施，ⅥB標準自2024年1月1日起實施。而2017年初環(huán)保部、發(fā)改委等有關部門印發(fā)了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，對京津冀及周邊地區(qū)“2＋26”城市油品質(zhì)量升級提出明確要求，要求2017年9月底前全部供應符合國Ⅵ標準的車用汽油[3]。

表1 國Ⅴ和國Ⅵ汽油標準主要技術指標對比

為考察自國Ⅵ標準實施后車用汽油的質(zhì)量狀況，本文選取2017–2020年國Ⅵ汽油的辛烷值、蒸氣壓、餾程、硫含量、烯烴含量、芳烴含量和苯含量等重點指標進行分析。所涉及的汽油樣品數(shù)據(jù)均來自第三方實驗室全國汽油質(zhì)量抽查數(shù)據(jù)，共計1 200余批次。由于每年采樣的樣品來源不同，因此本文中提到的汽油各指標變化趨勢只反映統(tǒng)計概念，并不能完全表明汽油性質(zhì)變化趨勢。

1 具體指標分析

1.1 辛烷值

辛烷值用于劃分車用汽油牌號，是衡量車用汽油抗爆性能的重要指標。如果汽油辛烷值偏低，發(fā)動機容易發(fā)生爆震，影響正常工作。國Ⅵ汽油研究法辛烷值分布情況見圖1。

圖1中的柱狀圖代表頻率，表示辛烷值在相應區(qū)間內(nèi)對應的樣品個數(shù)，如辛烷值在92.0～92.4的樣品共10個；點狀圖代表累積量，表示該數(shù)值以下區(qū)間樣品量所占的百分比，如辛烷值小于92.4的樣品占全部樣品量的9%。

圖1 國Ⅵ汽油研究法辛烷值分布情況

汽油辛烷值的平均值均優(yōu)于指標要求。92號汽油辛烷值的平均值是92.8，數(shù)據(jù)主要集中在92.4～93.2；95號汽油辛烷值的平均值是96.0，數(shù)據(jù)主要集中在95.6～96.4；98號汽油辛烷值的平均值是99.4，數(shù)據(jù)主要集中在99.2～99.6。

如何提高汽油辛烷值是煉化企業(yè)亟待解決的重要問題，目前主要存在以下困難：首先，車用汽油標準中限制了烯烴和芳烴含量，需要其他高辛烷值組分來彌補辛烷值的損失。但目前我國烷基化、異構化等裝置的生產(chǎn)能力有限，導致高辛烷值組分嚴重缺乏。其次，汽油的辛烷值越高，在生產(chǎn)過程中造成的能耗和CO2排放越高，而汽油的產(chǎn)率可能會降低，影響煉化企業(yè)經(jīng)濟效益。所以，在保證汽油抗爆震要求的前提下，不應盲目追求過高的辛烷值。

1.2 餾程

餾程是體現(xiàn)油品蒸發(fā)性能的重要指標。10%餾出溫度（T10）反映汽油的啟動性；50%餾出溫度（T50）反映汽油的平均蒸發(fā)速度；90%餾出溫度（T90）和終餾點則反映汽油中不能完全燃燒的重質(zhì)餾分的比例。國Ⅵ汽油餾程數(shù)據(jù)分布情況見圖2。

圖2 國Ⅵ汽油餾程分布情況

餾程T10平均值是54.5℃，數(shù)據(jù)主要集中在52～58℃；T50平均值是94.5℃，數(shù)據(jù)主要集中在93～101℃；T90平均值是160.2℃，數(shù)據(jù)主要集中在159～167℃；終餾點平均值是193.8℃，數(shù)據(jù)主要集中在192～198℃。

餾程T50過高會導致汽車冷啟動性能和暖機性能變差，T90過高則表明燃料中重組分含量較高，燃燒后易造成積碳。研究表明，通過增加汽油中C6～C8組分的含量，如烷基化油、異構化油和疊合汽油等，可降低餾程T50和T90，有助于降低碳氫化合物的排放和降低臭氧濃度[4-5]。但目前國Ⅵ汽油餾程的分布較為輕質(zhì)化，若繼續(xù)降低T50和T90，可能使煉化企業(yè)面臨較大壓力，因此，煉化企業(yè)需要根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定適當?shù)膬?nèi)控指標。

1.3 蒸氣壓

蒸氣壓用于說明油品在燃油管路系統(tǒng)中形成氣阻的可能性，以及儲運時損失輕質(zhì)餾分的傾向。汽油蒸氣壓與車輛的啟動性和蒸發(fā)排放相關。蒸氣壓過高，會造成蒸發(fā)排放增加；而蒸氣壓過低，將導致汽車啟動困難，使尾氣排放增加[6]。國Ⅵ汽油蒸氣壓數(shù)據(jù)分布情況見圖3。

圖3 國Ⅵ汽油蒸氣壓分布情況

蒸氣壓平均值是56.8 kPa，數(shù)據(jù)主要集中在56～59 kPa，蒸氣壓數(shù)值總體上處于一個可以同時滿足冬、夏兩季蒸氣壓標準的范圍之內(nèi)。

我國地域廣闊，緯度跨度大，南北氣候和環(huán)境溫度差異顯著。目前，除北京外，全國執(zhí)行統(tǒng)一的蒸氣壓標準，建議未來煉化企業(yè)按季節(jié)針對不同地區(qū)提供不同蒸氣壓值的汽油產(chǎn)品，在保證車輛正常運行的同時，減少油品在儲運過程中輕質(zhì)餾分段的損耗，并降低揮發(fā)性有機物的排放。

1.4 硫含量

車用汽油中的硫化物在燃燒過程中會生成SOX，不但污染環(huán)境，還會降低三元催化器中催化劑的轉(zhuǎn)化率，影響其使用性能，導致尾氣排放的劣化。國Ⅵ汽油硫含量的數(shù)據(jù)分布情況見圖4。

圖4 國Ⅵ汽油硫含量分布情況

汽油硫含量在較低的范圍內(nèi)，平均值為3.82 mg/kg，數(shù)據(jù)主要集中在3～5 mg/kg。隨著環(huán)保要求的不斷加強，降低硫含量是我國每次車用汽油質(zhì)量升級工作的重點，目前，各煉化企業(yè)采用的脫硫工藝技術主要是吸附脫硫和加氫脫硫，均可得到硫含量極低的優(yōu)質(zhì)汽油產(chǎn)品。但脫硫過程中烯烴會發(fā)生加氫飽和反應，造成汽油池辛烷值的下降，特別是生產(chǎn)超低硫汽油時，辛烷值損失問題更加明顯。因此，還需要煉化企業(yè)通過調(diào)整生產(chǎn)控制來解決脫硫與辛烷值損失間的矛盾。

1.5 烯烴含量和芳烴含量

汽油中烯烴的揮發(fā)性強，光化學反應活性很高，易與氮氧化物混合，形成光化學污染。汽油中烯烴含量高會造成噴油器結(jié)焦、噴霧惡化。汽油中的芳烴含量過高，易形成發(fā)動機進氣閥及燃燒室積碳，導致排放惡化，影響空氣質(zhì)量[7]。國Ⅵ汽油烯烴和芳烴含量的分布情況見圖5。

圖5 國Ⅵ汽油烯烴和芳烴含量分布情況

汽油烯烴含量控制在較低的范圍內(nèi)，平均值是10.1%，數(shù)據(jù)主要集中在8.0%～12.0%。有個別汽油因調(diào)合組分中無催化裂化汽油，烯烴含量小于1%。芳烴含量的平均值是30.4%，數(shù)據(jù)主要集中在29.0%～33.0%。由于調(diào)和高標號汽油時主要使用的組分有芳烴、石腦油和烷基化組分油等，因此烯烴含量平均值隨汽油牌號的增加而降低，芳烴含量平均值隨汽油牌號的增加而增加。需要引起關注的是，芳烴含量的平均值距離標準要求限值（體積分數(shù)不大于35%）的空間較小。

我國汽油池的主要調(diào)和組分是催化裂化汽油，催化裂化汽油中烯烴含量較高。而烯烴是汽油輕餾分段辛烷值的主要來源，如果烯烴含量繼續(xù)降低，不但影響輕餾分段的辛烷值和蒸氣壓，餾程T50也無法得到保證[8-9]。因此，煉化企業(yè)應綜合考慮現(xiàn)有技術和裝置能力，在保證輕質(zhì)產(chǎn)品收率盡可能不減少的前提下對烯烴進行脫除或轉(zhuǎn)化。

芳烴是汽油重餾分段辛烷值的主要來源。由于C9及以上重芳烴組分會影響油品蒸發(fā)性能，增加進氣閥沉積物并影響排放，為實現(xiàn)提升油品質(zhì)量、增加企業(yè)經(jīng)濟效益，煉化企業(yè)應利用烷基轉(zhuǎn)移、脫除烷基及選擇加氫開環(huán)等技術將C9及以上重芳烴轉(zhuǎn)化生成BTX或高辛烷值汽油調(diào)和組分等產(chǎn)物[10-11]。未來煉化企業(yè)也可增加餾程T70作為內(nèi)控指標，目的是限制重芳烴和重組分含量。

1.6 苯含量

苯是公認的致癌物質(zhì)，對人體健康有較大危害。當苯燃燒不充分時，也會增加尾氣排放中污染物的含量。國Ⅵ汽油苯含量的分布情況見圖6。

圖6 國Ⅵ汽油苯含量分布情況

汽油苯含量保持在較低的范圍內(nèi)，平均值是0.46%，數(shù)據(jù)主要集中在0.4%～0.6%。苯主要來自催化重整汽油組分，降低汽油苯含量的關鍵在于控制重整汽油組分中苯的含量。目前，各煉化企業(yè)降苯技術已較為成熟，汽油中苯含量控制的較好。

2 結(jié)論與建議

1）現(xiàn)階段國Ⅵ車用汽油的質(zhì)量較好，總體上呈現(xiàn)高辛烷值、低硫、低烯烴、低芳烴、低苯以及餾程和蒸氣壓分布合理的特點。隨著環(huán)保法規(guī)要求的日益嚴格，汽油質(zhì)量升級步伐加速，適度降低硫、烯烴和芳烴含量將成為未來我國汽油標準發(fā)展的方向。

2）如何在滿足車用汽油標準的前提下，優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，保證產(chǎn)品競爭力和經(jīng)濟效益最大化，是我國煉化企業(yè)未來值得深思的問題。若一味追求車用汽油的高辛烷值、低硫含量和低烯烴含量，可能會使煉化企業(yè)增加生產(chǎn)能耗，降低其他產(chǎn)品的質(zhì)量或收率。只有平衡汽油重點指標質(zhì)量和產(chǎn)品收率之間的關系，煉化企業(yè)才能實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益。

3）目前催化裂化汽油是我國汽油池的主要調(diào)和組分，催化裂化汽油普遍具有高硫、高烯烴的特點，這一現(xiàn)狀在短期內(nèi)難以改變。降低汽油池烯烴含量的同時多產(chǎn)高辛烷值組分，彌補脫硫過程對辛烷值造成的損失，是影響我國汽油質(zhì)量升級的關鍵問題。烷基化油和異構化油不含烯烴、芳烴和苯，是清潔的高辛烷值組分，煉化企業(yè)應根據(jù)自身原料性質(zhì)和加工工藝調(diào)整裝置結(jié)構，適當降低催化裂化汽油組分比例，開發(fā)C4組分烷基化、C5/C6組分異構化、輕汽油醚化等高辛烷值組分生產(chǎn)技術，升級油品質(zhì)量。