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油品调合计算

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=

×100%

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=

×100%=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：

+…+

=∑

式中

、

-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：

Ma=

×100%（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的加入量：

Ma=

×100%=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=

MON=

Vi—i调合组分的体积分数，%。

Ri—i调合组分的研究法辛烷值。

Pi—i调合组分与调合汽油的不饱和烃含量差（体积分数），%。

Di—i据Pi从表中查得的权重指数。

Mi—i调合组分的马达法辛烷值。

表与权重指数Di的关系

RON

MON

RON

MON

-100

0.454

0.314

1.000

-90

0.495

0.358

1.072

1.103

-80

0.539

0.406

1.148

1.213

-70

0.585

0.454

1.227

1.329

-60

0.635

0.518

1.309

1.451

-50

0.688

0.583

1.395

1.580

-40

0.744

0.653

1.483

1.715

-30

0.803

0.731

1.575

1.855

-20

0.865

0.814

1.670

2.001

-10

0.931

0.904

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

重整汽油

89.2

53.8

45.5

0.7

催化裂化汽油

93.7

39.2

18.6

42.2

直流汽油

69.1

96.1

3.9

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=

=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=0.915×62=56.7

催化裂化汽油ViDi=1.22×30=36.6

直流汽油ViDi=0.910×8=7.3

（4）.计算Ri＋0.013Pi

重整汽油Ri＋0.013Pi=89.2-0.13×12.4=87.6

催化裂化汽油Ri＋0.013Pi=93.7-0.13×29.1=97.5

直流汽油Ri＋0.013Pi=69.1-0.13×13.1=67.4

（5）.代入公式求得

RON=

=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

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）

组分油名称

高辛烷值组分

体积分数/%

调合因数

（C）

催化裂化

汽油

1.23

1.12

1.07

焦化汽油

1.21

1.10

1.08

叠合汽油或热裂化汽油

1.18

1.10

1.02

非芳烃

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

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：

=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=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。

Ii—i组分的闪点指数。

Vi—i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

305.91

144.88

72.427

285.10

135.70

68.171

266.56

127.25

64.194

248.04

119.29

60.479

231.64

112.52

56.990

216.27

105.51

53.728

202.02

98.628

50.664

188.89

92.640

47.808

176.28

87.054

45.123

165.27

81.846

42.599

154.67

76.984

40.235

闪点与闪点指数的关系式：

lgI=-6.1188+

I—油品的闪点指数

T—油品的闪点，℉

将华氏温标（℉）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Xm3，则：

V1=

V2=

由表查得：

I60=154.67I8080=45.123I68=92.64

92.64=154.67×（

）+45.123×（

）

得：

X=65.27m3

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，其闪点可用体积法公式近似计算。

t混=

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ta＞tb，℃。

f—系数，由下表查出。

柴油闪点调合系数表

3.3

21.7

30.0

6.5

23.9

29.2

9.2

25.9

26.0

11.9

27.6

21.0

14.5

29.2

12.0

17.0

30.0

19.4

30.3

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30～150℃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。

Hu－Burns提出了如下的冷凝点关系式（5－16）：

Tb1/x=

1/x（5－16）

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范围。

修正的冷凝点方程式如下：

Tb1/0.073=

1/0.073（凝点范围：

9～51℃）

Tb1/0.079=

1/0.079（凝点范围：

-12～21℃）

Tb1/0.186=

1/0.186（凝点范围：

-21～6℃）

Tb1/0.0793=

1/0.0793（凝点范围：

-21～51℃）

（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）＞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：

=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。

柴油凝点与换算因子对应表

凝点℃

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

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

0.7486

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

-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

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

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=

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=3.65kg/m2）,才能调合成蒸汽压0.7kg/m2的汽油。

调合蒸汽压的基础汽油组成及数量如下表：

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

457.2

0.777

重整汽油

69900

115

607.8

0.196

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=457.2×0.777+607.8×0.196+295×0.322+810.4×0.308+M×3.65=819+M×3.65M≈237.4kmol/h即所需正丁烷的摩尔数

需正丁烷237.4×58=13769.2kg/h.。

即将表中所列基础汽油调成蒸汽压0.7kg/m2的汽油时，需正丁烷量为13769.2kg/h.则共调成蒸汽压0.7kg/m2的汽油时量为227430+13769.2≈241200kg/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=

RVPi1.25Vi

RVP—调合料的雷德蒸汽压，lbf/in2。

（1lbf/in2=6.895kpa）

RVP1—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

n—C

RVP/（lbf/in2）

9.1

8.9

4.8

6.2

体积分率

0.157

0.129

0.397

0.285

0.032

解：

RVP1.25=9.11.25×0.157+8.91.25×0.129+4.81.25×0.397+6.21.25×0.285+521.25×0.032=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（I—RVP）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

调合

RVP

9.1

8.9

4.8

6.2

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

I—RVP

相互作用因子

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

0.157×0.285×1.0=0.0447

0.157×0.397×0.0=0.0000

0.157×0.129×0.6=0.122

0.157×0.032×（-1.2）=-0.0050

0.397×0.285×0.2=0.0226

0.129×.285×0.0=0.0000

0.285×0.032×14.4=0.1313

0.129×0.397×0.2=0.0102

0.397×0.032×7.0=0.0889

0.129×0.032×6.2=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：

lgµ混=∑Vilgµi

式中：

µ混、µi-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=

ViCi

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

式中：

d420——柴油的相对密度。

此式的平均偏

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