油品调合计算.pdf

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1、 1 油品调合过程中的有关计算 在油品调合过程中，需要根据油品的性质指标进行调和计算，由需要进行调合的各组分油性质指标值混合成符合一定要求的混合油或成品油。这时，要采用适当的计算方法或计算公式，计算出各组分油的体积比或质量比，以达到混合后的油品的某一性质或某些性质指标符合要求。一.可加性指标的调和计算：1.两种油品的可加性指标的调合计算：油品的酸度、碘值、残炭、灰分、馏程、含硫量、胶质、相对密度等均为可加性的质量指标。在计算此类性质的调合比时，可按下式计算 GA=XbXaXbX100%GB=100%-GA GA-混合油中 A 种油的体积（质量）含量，%X-混合油的有关规格指标数值 Xb-B 种

2、油的有关规格指标数值 Xa-A 种油的有关规格指标数值 例题 1：有一批车用汽油 B，其 10%流出温度为 78，超过标准规定的 70.现在用一批 10%的溜出温度为 65的汽油 A 来调整。经测定汽油 B 在 70的流出量为 7%，而汽油 A 在 70的流出量为 16%，求调合比。解：调合后油品在 70的镏出量应为 10%GA=716710100%=33.3%即调合汽油 A 的用量应大于 33.3%，以保证调合后汽油的 10%镏出温度略低于 70.2.三种以上油品密度的调合计算：生产中常遇到三种或三种以上油品的调合计算。我们可以认为，属性差别不大的几种液体油品在混合前后其体积不变，即混合前各

3、组分油的分体积之和应等于混合后的总体积。以 1kg 液体油品为例，其混合后的体积应等于混合前各组分油的质量分率与其密度之比。可用下式表示：混1=11x+22x+nxn=ixi 式中混、1、2、n、i-为混合油及 1、2、n、i 组分油的密度，kg/m3 X1、X2、Xn、Xi-为 1、2、n、i 组分油的质量分率。二.不可加指标的调合计算：辛烷值、闪点、凝固点、粘度等为油品不可加性的质量指标。在调合时无固定的通用公式计算。下面介绍几种常见的估计方法。1.辛烷值：调合汽油辛烷值估算法很多，这些方法大致可分为两类：一类是以经验数据为基础，用统计方法找出规律进行计算；另一类是以烃类组成及性质(相对密

4、度、镏出温度等)与调合辛烷值相关进行估算。下面介绍几种常用方法：（1）.经验公式：为提高辛烷值，可采用往辛烷值低于规定的汽油中加入适当适当数量的高辛烷值组分（如重整汽油、催化裂化汽油、烷基化汽油等）或高辛烷值汽油，就可将辛烷值低的汽油的抗爆性提高到使用汽油的要求，这种方法称为调合。经验公式如下：2 Ma=NbNaNbNh100%（用于含烷烃、环烷烃多的汽油）Ma 所需优质汽油的质量百分比 Nh-混合汽油的辛烷值。Na-优质汽油的辛烷值。Nb-劣质汽油的辛烷值。例如：有一批车用汽油辛烷值从 90降低到 86，现在用辛烷值为 97的优质汽油来调合，使其辛烷值恢复到 90，可按下式大致计算出优质汽油

5、的加入量：Ma=86978690100%=36.4%即用 36.4%（重）的优质汽油和 63.6%的降质汽油调合后，其辛烷值就可达到 90的要求了。由于辛烷值没有加和性，因此这个方法计算的结果只是近似的。与实际测的辛烷值有误差，高辛烷值组分在调合中的比例愈大，误差愈大。(2).斯图尔特法：此法是以调合组分的辛烷值及不饱和烃含量为基点，应用下表及下边两个公式来计算调和汽油的辛烷值 RON 或 MON。RON=ViDiPiRiViDi)13.0(MON=ViDiPiMiViDi)097.0(Vii 调合组分的体积分数，%。Rii 调合组分的研究法辛烷值。Pii 调合组分与调合汽油的不饱和烃含量差（

6、体积分数），%。Dii 据 Pi 从表中查得的权重指数。Mii 调合组分的马达法辛烷值。表与权重指数 Di 的关系 Pi Di Pi Di RON MON RON MON-100 0.454 0.314 0 1.000 1.000-90 0.495 0.358 10 1.072 1.103-80 0.539 0.406 20 1.148 1.213-70 0.585 0.454 30 1.227 1.329-60 0.635 0.518 40 1.309 1.451-50 0.688 0.583 50 1.395 1.580-40 0.744 0.653 60 1.483 1.715-30 0

7、.803 0.731 70 1.575 1.855-20 0.865 0.814 80 1.670 2.001-10 0.931 0.904 90 1.768 2.152 100 1.868 2.308 例题：根据下表所列的基础组分，计算调和汽油的 RON。调合组分 辛烷值（RON）族组成（体积分数）/%调合体 积分数%饱和烃 芳烃 不饱和烃 3 重整汽油 89.2 53.8 45.5 0.7 62 催化裂化汽油 93.7 39.2 18.6 42.2 30 直流汽油 69.1 96.1 3.9 0 8 解：（1）.求出调和汽油的不饱和烃含量（体积百分数）不饱和烃含量=83062082.423

8、07.062=13.1%（2）.计算各组分的 Pi 重整汽油的 Pi=0.7-13.1=-12.4 催化裂化汽油的 Pi=2.2-13.1=29.1 直流汽油的 Pi=0.0-13.1=13.1（3）.由上述 Pi 从表中查出各自的 Di 并计算出 ViDi 重整汽油 ViDi=0.91562=56.7 催化裂化汽油 ViDi=1.2230=36.6 直流汽油 ViDi=0.9108=7.3（4）.计算 Ri0.013Pi 重整汽油 Ri0.013Pi=89.2-0.1312.4=87.6 催化裂化汽油 Ri0.013Pi=93.7-0.1329.1=97.5 直流汽油 Ri0.013Pi=6

9、9.1-0.1313.1=67.4（5）.代入公式求得 RON=3.76.367.564.673.75.976.366.877.56=89.9 经比较，应用这种计算方法计算的计算值与实测值偏差均小于 1 个单位，说明这种方法是比较正确的。（3）.调合因数法：辛烷值计算也可依如下式计算 N=100)()(NbVbCNaVa 式中 N混合汽油的辛烷值（MON 或 RON）。Va、Vb 两个基础汽油的体积，%。Na、Nb两个基础汽油的辛烷值（MON 或 RON），但 Na 高于 Nb。C调合因数（汽油固有的数值见表）高辛烷值组分调合因数（参考）组分油名称 高辛烷值组分 体积分数/%调合因数（C）组分

10、油名称 高辛烷值组分 体积分数/%调合因数（C）催化裂化 汽油 15 30 45 1.23 1.12 1.07 焦化汽油 20 40 50 1.21 1.10 1.08 叠合汽油或热裂化汽油 10 20 40 1.18 1.10 1.02 非芳烃 5 10 20 1.18 1.10 1.02 例题：计算 40%的 RON 为 77 的热裂化汽油和 60%的 RON 为 57 的直馏汽油的混合辛烷值 4 解：由上表查得热裂化汽油的混合系数 C 值为 1.03，代入公式则为：N=10057607703.140=65.9 即混合辛烷值 RON 为 65.9。（4）.石油大学介绍辛烷值计算公式：AON

11、=BON+100(CON-BON)/VA 式中：AON组分的调合辛烷值。BON基础组分的辛烷值。VA 调合组分含量（体积分数）%。CON调合汽油的辛烷值。2.柴油闪点的调合计算：（1）.公式计算：混合油的闪点可按下式估算：I 混=IiVi 式中：I 混混合油的闪点指数。Iii 组分的闪点指数。Vii 组分的体积百分数。闪点指数可通过油品的闪点从下表中查得。闪点与闪点指数关系 闪点 闪点指数 闪点 闪点指数 闪点 闪点指数 50 305.91 61 144.88 72 72.427 51 285.10 62 135.70 73 68.171 52 266.56 63 127.25 74 64.1

12、94 53 248.04 64 119.29 75 60.479 54 231.64 65 112.52 76 56.990 55 216.27 66 105.51 77 53.728 56 202.02 67 98.628 78 50.664 57 188.89 68 92.640 79 47.808 58 176.28 69 87.054 80 45.123 59 165.27 70 81.846 81 42.599 60 154.67 71 76.984 82 40.235 闪点与闪点指数的关系式：lgI=-6.1188+3832.4345T I油品的闪点指数 T油品的闪点，将华氏温标（

13、）换算成摄氏温标（），查闪点与闪点指数关系表。来计算调合后油品的闪点。例题：现有闪点为 60的柴油馏分 50m3,需要调入多少闪点为 80的柴油馏分，才能使混合后的柴油的闪点达到 68.解：设调入闪点为 80的柴油馏分为 X m3，则：5 V1=X5050 V2=XX50 由表查得：I60=154.67 I8080=45.123 I68=92.64 92.64=154.67(X5050)+45.123(XX50)得：X=65.27 m3 此法在生产中使用，误差不超过 2。（2）.线图查定法：根据蒸汽压导出的理论相关闪点公式做成线图。（3）.柴油闪点调合系数法：当两组的馏程接近时，其闪点可用体积

14、法公式近似计算。t 混=100)(tbtafBtbAta 式中 t 混混合油的闪点，。A、B混合油中 a、b 两组分的体积分数。ta、tb混合油中 a、b 两组分油的闪点，且 tatb，。f系数，由下表查出。柴油闪点调合系数表 多组分的调合可由下式计算求出：0.929t=0.929t1.V1+0.929t2.V2+0.929tn.Vn 式中:t调和油的闪点，。t1,t2,tn组分油 1,2，n 的闪点，。V1，V2，,Vn组分油 1,2，n 的体积分数。上述公式适用于闪点在 30150范围，计算结果与实测值绝对误差不超过 2。（也可用线图进行查定）3.柴油凝固点的调和计算：一般柴油(不包括某些

15、专用柴油都可用数种柴油组分调合而成。由于我国原油大多属于石蜡基原油，柴油的十六烷值较高，燃烧性能较好。但含腊多时凝固点高，因此，柴油调合过程中常把凝固点作为主要指标。（1）.凝点查图法：轻柴油的凝固点可以用计算图表进行近似的测算。（2）.凝点指数模型：以体积混合的混合物对调合柴油的性质冷凝点的影响呈复杂的非线性关系。柴油组分混调后A B f A B f A B f 5 95 3.3 40 60 21.7 75 25 30.0 10 90 6.5 45 55 23.9 80 20 29.2 15 85 9.2 50 50 25.9 85 15 26.0 20 80 11.9 55 45 27.6

16、 90 10 21.0 25 75 14.5 60 40 29.2 95 5 12.0 30 70 17.0 65 35 30.0 35 65 19.4 70 30 30.3 6 凝点呈非线性，因为低凝混合性质偏离了相加性规律，有关冷凝点的论文中应用了复杂的非线性关系。HuBurns 提出了如下的冷凝点关系式（516）：Tb1/x=niViTi11/x (516)式中 X是一个常数，其值为 0.08.Vi调合油品中第 i 组分的体积分数。Ti调合油品中第第 i 组分的冷凝点，Tb调合油品的冷凝点，n混合油品的组分数。下面把 62 种调合油的冷凝点据季节的温度变化分成四组，每个有各自适应的冷凝点

17、范围。修正的冷凝点方程式如下：Tb1/0.073=niViTi11/0.073 (凝点范围：951)Tb1/0.079=niViTi11/0.079 (凝点范围：-1221)Tb1/0.186=niViTi11/0.186 (凝点范围：-216)Tb1/0.0793=niViTi11/0.0793 (凝点范围：-2151)(3).凝点换算因子法：由于柴油调合的冷凝点与重量之间呈线性关系，因此，用线性规划建模时，首先要将冷凝点变成与重量具有线性关系的数值，可用如下计算式：当凝点(SP)11时，由下式表示：SP=9.4656T3-57.0821T2+129.075T-99.2741 当凝点(SP)

18、11时，由下式表示：SP=-0.0105T3-0.864T2+13.811T-16.2033 式中 T 为凝点换算因子可以从表中查得。以上二公式是由凝点换算因子 T 求凝点（SP），如由凝点 SP 求凝点换算因子 T 则需解方程，也可从表中查得。这样在柴油调合时，虽然凝点与重量之间不具线性关系，但凝点换算因子 T 与重量之间具有 线性关系，由此可建立具有线性关系的凝点数学模型式：miTiCi1=ATA 式中：Ci调合时所用的各个组分量（i=1,2，m）.Ti各组分的换算因子。A调合后的产品量。TA所得产品的换算因子。7 柴油凝点与换算因子对应表 凝点 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

19、 3.0 3.5 4.0 4.5-50 0.4891 0.4927 0.4959 0.4989 0.5017 0.5046 0.5077 0.5112 0.5152 0.5200-45 0.5272 0.5350 0.5432 0.5516 0.5600 0.5668 0.5734 0.5800 0.5865 0.5932-40 0.6000 0.6077 0.6156 0.6239 0.6323 0.6411 0.6500 0.6597 0.6695 0.6793-35 0.6889 0.6982 0.7062 0.7137 0.7208 0.7277 0.7340 0.7414 0.748

20、6 0.7559-30 0.7632 0.7707 0.7784 0.7838 0.7954 0.8041 0.8128 0.8215 0.8300 0.8369-25 0.8437 0.8508 0.8584 0.8665 0.8768 0.8886 0.9011 0.9140 0.9270 0.9400-20 0.9512 0.9623 0.9733 0.9848 0.9955 1.0074 1.0200 1.0326 1.0452 1.0577-15 1.0700 1.0803 1.0905 1.1008 1.0005 1.1228 1.1358 1.1507 1.1665 1.1828

21、-10 1.0995 1.2166 1.2324 1.2481 1.2643 1.2811 1.2989 1.3185 1.3404 1.3633-5.0 1.3868 1.4109 1.4351 1.4586 1.4818 1.5050 1.5282 1.5514 1.5744 1.5962 0.0 1.6184 1.6412 1.6649 1.6897 1.7176 1.7481 1.7795 1.8115 1.8440 1.8759 5.0 1.9051 1.9345 1.9643 1.9950 2.0269 2.0614 2.0982 2.1365 2.1763 2.2177 10.0

22、 2.2600 2.3044 2.3499 2.3963 2.4434 2.4912 2.5381 2.5838 2.6304 2.6784 15.0 2.7281 2.7800 2.8382 2.8988 2.9612 3.0252 3.0904 3.1555 3.2198 3.2850 20.0 3.3510 3.4180 3.4862 3.5564 3.6279 3.7006 3.7745 3.8494 3.9248 3.9993 25.0 4.0753 4.1531 4.2333 4.3160 4.4014 4.4899 4.5827 4.6803 4.7833 4.8923 30.0

23、 5.0079 由于原油性质不同，加工方法和调合比例也各有差异，在实际应用中发现，此法还存在一定的误差。因此需要针对本单位实际情况对换因子作相应的修正。4.油品蒸汽压的调合及计算：（1）.相对分子量法：相对分子质量法是按下式进行计算：Mt(PVP)t=iRVPMini1)(Mt混合产品的总摩尔数，mol。(PVP)t-要求产品规格蒸汽压，kg/m2。Mi-混合组分的摩尔数，mol。(RVP)i-混合组分的蒸汽压，kg/m2。例题：试计算由下表组分组成的汽油，需要加入多少正丁烷（Mw=58,RVP=3.65 kg/m2）,才能调合成蒸汽压 0.7 kg/m2的汽油。调合蒸汽压的基础汽油组成及数量

24、如下表：基础组分 流量/（kg/h）平均相对分子量 流量/(kmol/h)RVP/(kg/m2)直流汽油 39320 86 457.2 0.777 重整汽油 69900 115 607.8 0.196 8 烷基化汽油 30690 104 295 0.322 催裂化汽油 87520 108 810.4 0.308 总和 227430 2170.4 将表中有关数据代入公式则为：（217.0+M）0.7=457.20.777+607.80.196+2950.322+810.40.308+M3.65=819+M3.65 M237.4 kmol/h 即所需正丁烷的摩尔数 需正丁烷 237.458=137

25、69.2 kg/h.。即将表中所列基础汽油调成蒸汽压 0.7 kg/m2的汽油时，需正丁烷量为 13769.2 kg/h.则共调成蒸汽压 0.7 kg/m2的汽油时 量为 227430+13769.2241200 kg/h。本方法要事先知道每个基础组分的平均分子量，虽然平均相对分子量可由馏分的密度、沸点和特性因数推算出来，但也不是很方便。(2).雪夫隆法：雪夫隆法是广为采用的简便的经验方法，把各调和组分蒸汽压 RVP 的 1.25 次幂和其体积分数之积相加起来：RVP1.25=ni 1RVPi1.25Vi RVP 调合料的雷德蒸汽压，lbf/in2。(1lbf/in2=6.895kpa)RVP

26、1组分的雷德蒸汽压，1bf/in2。Vi组分的体积分数。例题:已知调合汽油组分的雷德蒸汽压及体积分率数据如表下，试计算调合油的蒸汽压。组分 直流汽油 烷基化油 FCC 汽油 重整汽油 nC RVP/(lbf/in2)9.1 8.9 4.8 6.2 52 体积分率 0.157 0.129 0.397 0.285 0.032 解：RVP1.25=9.11.250.157+8.91.250.129+4.81.250.397+6.21.250.285+521.250.032=14.54 调合油的 RVP=8.51lbf/in2。（3）.混合油品蒸汽压的计算：在某一温度下，某种物质的液相与其上方的气相平

27、衡时所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。蒸汽压的高低表明了液体的汽化或蒸发能力，蒸汽压越高的液体愈容易汽化。属性相近且沸程相近的液体油品混合后的蒸汽压，可用下式近似计算：P 混=xipi P 混、Pi混合油及 i 组分油的蒸汽压，pa。Xi平衡液相中 i 组分的摩尔分率。（4）.相互作用法：此法是 Dupont 公司开发的相互作用法。计算时用相互作用因子（IRVP）乘以该因子所代表的这两种组分的体积分数。这些相互作用项的总和与各调合组分体积平均 RVP 相加就得到调合料的 RVP（7.9+0.33=8.2）Dupont 调合方法 组分 直流汽油 烷基化汽油 FCC 汽油 重整汽油 n-C4

28、 调合 RVP 9.1 8.9 4.8 6.2 52 体积分率 0.157 0.129 0.397 0.285 0.032 平均 RVP 1.43 1.15 1.91 1.77 1.66 7.9 IRVP 相互作用因子 9 1.0 0.0447 0.0 0.0000 0.6 0.0122 -1.2-0.0050 0.2 0.0226 0.0 0.000 14.4 0.1313 0.2 0.0102 7.0 0.0889 6.2 0.0256 相互作用因子 0.3307 项调合油 8.2 0.1570.2851.0=0.0447 0.1570.3970.0=0.0000 0.1570.1290.

29、6=0.122 0.1570.032（-1.2）=-0.0050 0.3970.2850.2=0.0226 0.129.2850.0=0.0000 0.2850.03214.4=0.1313 0.1290.3970.2=0.0102 0.3970.0327.0=0.0889 0.1290.0326.2=0.0226 0.0447+0.0000+0.0122+（-0.0050）+0.0226+0.000+0.1313+0.0102+0.0899+0.0256=0.3307 5.油品粘度的调和计算：液体的粘度反映了液体内部分子间的摩擦力的大小，因此，它必然与分子的大小及结构有密切关系。所以油品的真

30、实粘度只能通过实验实测才能确定。但是，对于属性相近且沸程相近低沸点馏分的液体油品混合后的粘度，可用下式计算：lg 混=Vilgi 式中：混、i-混合油及 i 组分油的粘度，pa.s。Vi-i组分油的体积分率。国内外还有采用粘度系数法计算调合油的混合粘度的。其关系式：Ct=ni 1ViCi Ct、Ci分别为调合油组分的粘度系数或粘度因数，其数据可查专门的图表。6.柴油十六烷值的调和计算：（1）.柴油十六烷值 CN:CN=442.8-462.9d420 10 式中：d420柴油的相对密度。此式的平均偏差为3.5。（2）.十六烷指数 CI:CI=162.412050lgt-418.5 式中:t50为

31、柴油 50%的馏出温度，。20柴油 20时的密度，g/cm3 同一柴油的十六烷指数一般与十六烷值比较接近。（3）.柴油指数 DI 柴油的抗暴性也可以用柴油指数来表示，它与十六烷值有如下关系：十六烷值=32柴油指数+14 DI=ddtA100)5.1315.141)328.1（tA为柴油的苯胺点，。d柴油 15.6时的相对密度。（4）.调合柴油的十六烷值 N N 混=xiNi N 混、Ni为调和柴油和组分柴油的十六烷值。Xi为组分柴油的质量分率。（5）.柴油十六烷值组分含量计算法：调合柴油十六烷值可由其组分烷烃、环烷烃、芳香烃的百分含量 P、N、A 按下式计算：十六烷值=0.85P+0.1N+0

32、.2A 十六烷指数和柴油指数计算简捷方便，适用于生产控制，但不允许随意替代标准发动机试验装置所测定的实验值，柴油规格中的十六烷值必须以实测为准。油品调合机理 大部分液-液相系相互溶解的匀相调合，是三种扩散机理的综合作用：一.分子扩散：由分子的相对运动引起的物质传递，是分子的尺度内进行。二.涡流扩散（或湍流扩散）：当机械能传递给物质原料时，处于高速流体与低速流体分界面上的流体受到强烈地剪切作用，产生大量涡流，造成对流扩散，是在局部范围内的涡旋尺度空间内进行。三.主体对流扩散：一切不属于分子运动或涡流运动而使大范围的全部液体循环流动所引起的物质传递，是在大尺度空间内进行的。调合效应 根据调合后组份

33、间的加和效应可将油品调合后的特性分为两种：线性关系和非线性关系。各种汽油调合组分的性质 通常成品汽油由催化裂化汽油、重整汽油、烷基化汽油、直流汽油、加氢汽油、热加汽油、MTBE、等调合而成。根据产品规格要求，可选取不同组分。11 一.烯烃含量高、硫含量高，辛烷值在 90 左右。二.芳烃、苯含量高，辛烷值高，在 100 左右。三.烃类对 MMT 的感受性：烷烃烯烃芳烃 低辛烷值燃料油高辛烷值燃料油。研究法马达法 首次增量最后增量 无铅燃料含铅燃料 一般常识 一.什么是油品的调合：油品的调合就是将两种或多种油品均匀地混合在一起，得到一种高质量的合格油品的工艺过程。另一种就是油品的某一质量指标不合格，当加入某种少量添加剂就可以大幅度地提高油品的这一质量指标，这也是调合的一种方法。二.柴油十六烷值高、低的危害：十六烷值过高会使油料在临近喷油嘴处自燃而来不及与空气进行适当的混合；十六烷值低，柴油燃烧性能差，燃烧后产生黑烟及沉淀物多，燃烧室的压力急剧增长，机器发生金属敲击声，造成发动机过度磨损，也会使发动机的效率降低。一般要求柴油的十六烷值在 5070 之间。