提高汽油辛烷值的方法研究

李恺翔 LI Kai-xiang

（延安职业技术学院化工化学系，延安 716000）

（Chemical Engineering Department of Yan’an Vocational & Technical College，Yan’an 716000，China）

摘要： 文章从工艺、油品调和及添加剂的使用几个方面提出了提高汽油辛烷值的方法，并作做简单分析。

Abstract: This paper puts forward the methods to improve the gasoline octane number by the using of the technology, oil harmonic and additive and takes the simple analyses.

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关键词 ： 辛烷值；甲醇；MTBE

Key words: octane number；methyl alcohol；MTBE

中图分类号：TE62 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）02-0033-02

0 引言

辛烷值（ON）是衡量汽油抗爆性能的质量指标。根据测定方法分类有研究法辛烷值（RON）和马达法辛烷值（MON），目前常用研究法辛烷值（RON）来衡量辛烷值的高低。发动机在高辛烷值汽油的作用下油耗较低并且工作稳定，而在较低辛烷值作用下工作粗暴，容易出现敲缸现象，对发动机的损伤比较严重。近年来随着发动机涡轮增压技术革新，车用汽油对辛烷值的要求也逐渐提高，各大炼厂都在竭力探寻提高汽油辛烷值的方法。其中主要的一些方法是采用相应的加工工艺、加入添加剂、调和高辛烷值的汽油组分。

1 改善工艺技术提高汽油辛烷值

1.1 固定床半再生式催化重整[1] 催化重整是提高汽油辛烷值的重要途径之一。目前一些小型的炼油厂仍然采用的是固定床半再生式重整工艺，该工艺采用双金属或者多金属催化剂，反应和再生交替进行，所用的贵金属催化剂可再生5-10次，再生周期一般1-2年，该工艺可使汽油的辛烷值提高到85-100（RON），为了提高生产效率可以提高循环氢的纯度并且改善循环氢压缩机的压缩效果从而避免反应器各床层温降过大。

1.2 连续再生式重整工艺 固定床半再生式催化重整由于催化剂的再生周期比较长，从而会导致催化剂因积炭而被迫停工。为了保持催化剂较高的活性并且有利于芳构化反应条件下进行操作，连续重整工艺应运而生，该工艺设有再生器，催化剂可以在两器之间循环再生，再生周期3-7天，该工艺采用低压稳定性较好的铂锡双金属催化剂，该工艺反应压力低，液体产品收率比半再生式高，生成油的芳烃含量较高，辛烷值可达105，生成油辛烷值高、烯烃含量低、硫含量低是理想的车用汽油调合组分，并且反应操作稳定[1]。中国石化公司的汤国杰等[2]对IFP连续重整工艺再生系统进行改造、优化重整工艺条件实现成功公关，使得重整生成油的辛烷值（RON）稳定在100以上，芳烃含量达到9%。

1.3 烷基化技术 炼厂气中分离出来的混合C4组分，8-12℃低温下，以浓硫酸为催化剂的作用下进行反应分离得到相应的高辛烷值的烷基化油。Alkylene工艺采用Pt-KCl-AlCl3/Al2O3固体酸催化剂，该反应在10-40℃，异丁烷与烯烃比例6-15条件下进行，催化剂可连续使用9个月，所得产品质量和硫酸催化产品质量相同[3]。

1.4 低温芳构化反应 严平祥等[4]研究了低温条件下，混合C4组分芳构化生产高辛烷值的汽油组分，研究表明：LTA催化剂对混合C4烃具有良好的低温芳构化反应性能，混合烃中C4烯烃的有效转化，可生产高辛烷值汽油组分，在360～390℃下，脱氢反应发生显著。较高的反应温度和较低的空速有利于高辛烷值汽油组分的生成。

1.5 提高FCC汽油的辛烷值 重油及渣油中芳香烃含量较高，通过提高FCC原料中的掺渣量，可以明显提高原料中的芳烃含量，将FCC汽油研究法辛烷值（RON）提高3-4个单位[5]。选择使用超稳定的Y型分子筛催化剂可使汽油中芳烃含量增加，从而提高FCC汽油的辛烷值。向催化剂中加入提高辛烷值的助剂也可以显著提高FCC汽油的辛烷值[6]。

2 调和加入高辛烷值的汽油组分

2.1 加入重整汽油 通过催化重整可使生成汽油的异构烃和芳香烃含量大大提高，从而使得到的汽油辛烷值达到90以上，连续重整的辛烷值甚至可以达到100以上。通过向精制后的直馏汽油或二次加工的汽油中调入性能优良的重整汽油可提高生成油的辛烷值。

2.2 调和加入烷基化油或者异构化油 由炼厂气净化分离得到的C4组分，通过直接烷基化或者间接烷基化反应得到的烷基化油异辛烷的含量特别高，不含烯烃、安定性好、馏程低蒸发性能好，是理想的汽油调和组分。以直馏石脑油、凝析油为原料进行异构化得到的异构化油也具有蒸发性能好馏分轻的优点，研究表明[7]，通过完全烷基化反应，可使蒸馏得到的前段汽油馏分辛烷值提高20个单位。也是很好的汽油调和组分。

3 添加辛烷值改进剂

3.1 添加醇类改进剂 甲醇可以改善汽油的品质同时增加汽油的氧含量，使汽油燃烧充分，可以使汽车尾气排放有害气体的总量降低50%以上，从而保护大气环境。据报道[8]甲醇的辛烷值超过110，远高于普通汽油，与汽油混溶后，甲醇汽油辛烷值在同标号汽油辛烷值的基础上提高 3-5个单位，即90＃甲醇汽油的辛烷值超过93，同时可以提高汽车发动机的压缩比，起到抗爆作用，从而防止汽油爆炸。甲醇掺入量一般为5%-30%。所见掺入15%（体积含量）者为最多，称M15甲醇汽油。抗爆性能好，RON随甲醇掺入量的增加而增高，MON则不受影响。乙醇的辛烷值也比较高，也不需要其它大分子醇作共溶剂，它可使成品油的辛烷值提高2-3。在汽油中加入10%的乙醇可使调合汽油升级，经济价值极为可观。据报道[9]经乙醇调合后的无铅汽油，其RON为120-130，MON为98-104。然而，醇类辛烷值改进剂的使用仍然存在一系列的问题。汽油中含水时，会出现相分离现象，甲醇对金属器件、燃料油泵具有一定的腐蚀作用，对橡胶有一定的溶胀作用，而且甲醇和乙醇的蒸气压高，需要克服这些问题才能使得醇类改进剂得以推广应用。

3.2 添加醚类辛烷改进剂 以炼厂气中分离出来的异丁烯和甲醇在大孔阳离子磺酸树脂催化剂的催化作用下合成的甲基叔丁基醚（MTBE）为例，将其调入汽油后会使汽油的馏程降低、提高汽油的辛烷值，研究发现MTBE能够污染地下水，从而导致其使用受到了一定的限制。据报道[9]，同MTBE一样，把乙基叔丁基醚（ETBE）调入汽油中，相当于在汽油中调入了乙醇，辛烷值的提高效果比MTBE好，而且还可以作为共溶剂使用。ETBE的沸点较高，不与烃类相生成共沸物。从而克服了发动机内的气阻现象，又可降低蒸发损失。因此，它具有很大的市场潜力。作为汽油辛烷值改进剂的醚类还有甲基叔戊基醚[10]和二异丙基醚等。

4 结论及建议

文章探讨了一些提高汽油辛烷值的方法。从工艺方面看，虽然目前很多炼油厂仍采用固定床催化重整工艺，连续催化重整、异构化及改善FCC工艺已正在实施进而是发展的一个趋势。从调和方面看，高辛烷值连续重整汽油和异构化油是顺应市场需求的。从辛烷值改进剂的使用来看，目前MTBE等一系列醚类添加剂占据一定的市场，一旦被禁用，甲醇、乙醇汽油会有更好的市场前景。总而言之，国内的生产工艺和添加剂研究与国外相比较仍然存在明显的差距，在满足市场需求的同时仍要加强工艺革新，开发新的添加剂。

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