杜 杰

（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

為了適應(yīng)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求，減少汽車尾氣對環(huán)境的影響，降低PM2.5等顆粒物的排放，我國針對機動車燃料的質(zhì)量制定了更嚴格的標準。同時，隨著汽車工業(yè)的大力發(fā)展，汽車對燃料的質(zhì)量要求也逐漸提高，采用重整汽油和催化汽油進行油品調(diào)和，提高汽油產(chǎn)品品質(zhì)成為很多煉油廠的選擇[1]。重整汽油是清潔汽油的主要組成部分，是辛烷值較低的汽油經(jīng)過一系列過程生成辛烷值較高的汽油。餾程是汽油的重要性質(zhì)，通過沸程范圍可以了解汽油的輕重組分、揮發(fā)性等，對汽油的生產(chǎn)、使用、存儲具有重要意義[2]。神華煤直接液化工藝所生產(chǎn)的石腦油在組成上與催化裂化和直餾工藝的石腦油有著較大的區(qū)別，煤直接液化石腦油經(jīng)催化重整工藝生產(chǎn)的汽油具有烷值高、芳烴含量高，應(yīng)用價值高等特點。汽油的質(zhì)量關(guān)乎企業(yè)的效益，而烴類組分是決定其質(zhì)量的主要因素[3]。汽油的化學(xué)組成十分復(fù)雜，其理化性質(zhì)與化學(xué)組成的相關(guān)性一直是研究的重點[4]。隨著色譜分析技術(shù)的不斷進步，汽油化學(xué)組分的分析更加簡便精確，通過分析汽油烴類和餾程的相關(guān)性，可以有效控制汽油產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足用戶的需求，也可為裝置生產(chǎn)提供支持[5]。本文通過分析催化重整汽油化學(xué)組分與餾程的關(guān)系，為生產(chǎn)裝置工藝調(diào)整、汽油產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 催化重整汽油化學(xué)組成測定

催化重整汽油化學(xué)組分的檢測也稱作族組成分析，汽油樣品進入色譜儀后首先通過極性分離柱使脂肪烴組分和芳烴組分得到分離。由飽和烴和烯烴構(gòu)成的脂肪烴組分通過烯烴捕集阱烯烴組分被選擇性保留，飽和烴則穿過烯烴捕集阱，進入氫火焰檢測器監(jiān) 測[6]。待飽和烴組分通過烯烴捕集阱后，此時芳烴組分的苯尚未達到極性分離柱柱尾，通過一個六通閥切換使烯烴捕集阱暫時脫離載氣線路，此時苯通過平衡柱進入檢測器檢測，待非苯芳烴檢測完畢后，再次通過閥切換使烯烴捕集阱置于載氣流路中，在適當?shù)臈l件下使烯烴捕集阱中捕集的烯烴完全脫附并進入檢測器檢測。

1.2 催化重整汽油餾程測定

餾程是油品在規(guī)定條件下蒸餾所得到的，以初餾點和終餾點表示其蒸發(fā)特征的溫度范圍。餾程用來判定汽油產(chǎn)品輕、重餾分含量的多少。汽油的餾程清楚地表明了它在使用時蒸發(fā)性能的好壞。汽油餾程一般采用PMD110快速餾程儀進行分析，具體過程為：使用微量燒瓶測試樣品，測試頭內(nèi)置溫度和壓力傳感器，在測試過程中實時監(jiān)測記錄樣品蒸汽溫度和燒瓶的壓力變化，通過燒瓶內(nèi)的壓力變化判斷測試是否結(jié)束，測試完成后通過內(nèi)置分析軟件將測試結(jié)果轉(zhuǎn)換成ASTM D86 數(shù)據(jù)格式[6]。本實驗選取2020—2022年的166個催化重整汽油作為樣品進行分析（表1）。

表1 實驗測定數(shù)據(jù)

1.3 催化重整汽油化學(xué)組分與餾程間的關(guān)系

通過表1可以看出，在汽油化學(xué)組分中，芳烴的含量最高，平均值為71.36，說明芳烴在所有變量中占有較為重要的地位，相對來說烯烴的含量最小，平均值只有0.20。

以化學(xué)組分為自變量，餾程作為因變量，通過SPSS18.0軟件，采用多因素線性回歸的模型，方法采用逐步回歸法，a進入=0.05，a刪除=0.10，檢驗水準為a=0.05，建立重整汽油理化性質(zhì)和餾程間的相互關(guān)系模型，該模型的具體表達式如下所示：

式中：Y為汽油理化性質(zhì)；wi汽油中化學(xué)組分的含量；k1、k2、k3、k4、k5分別為正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、烯烴、環(huán)烷烴和芳烴系數(shù)；b為常數(shù)項。表2列出了汽油餾程與烴組成之間關(guān)系的系數(shù)ki（i=1~5）和常數(shù)項b。

表2 重整汽油理化性質(zhì)的ki（i=1-4）和常數(shù)項b

1.4 回歸模型的可行性檢驗

對表2所建立的催化重整汽油化學(xué)組分與餾程的回歸方程進行統(tǒng)計學(xué)檢驗，檢驗方法采用方差分析（即F檢驗），計算回歸模型分析偏差（SEP）、模型計算值與實際測定值的判定系數(shù)（r），各指標的樣本指標最大值、最小值、樣本數(shù)目、SEP、r和F值列于 表3。

表3 重整汽油餾程回歸模型可行性數(shù)據(jù)

通過表3可以看出，所有的F值均大于F0.05（1，n-2），表明3中所建立的催化重整汽油化學(xué)組分與餾程的回歸方程均具有統(tǒng)計學(xué)意義，即表3中所建立的催化重整汽油化學(xué)組分與餾程的回歸方程均存在，可以用催化重整汽油化學(xué)組分作為自變量來解釋餾程。所有的回歸方程的判定系數(shù)都較高，說明自變量解釋因變量的程度較高，擬合程度較好。判定系數(shù)最高的為50%蒸餾溫度時，其判定系數(shù)r為0.789；其次為70%蒸餾溫度時，其判定系數(shù)r為0.779；當為30%蒸餾溫度時，其判定系數(shù)r為0.756；最低者為10%蒸餾溫度時，其判定系數(shù)r為0.652。表明當為50%蒸餾溫度時，自變量催化重整汽油化學(xué)組分對因變量餾程的解釋程度最高，自變量催化重整汽油化學(xué)組分引起的變動占總變動的百分比最大。此外，每個因變量的回歸樣本均相等，表明并沒有缺失值，適合進行比較，自變量催化重整汽油化學(xué)組分與因變量餾程之間呈線性趨勢，所有點均在直線附近分布符合預(yù)期，同時也說明該數(shù)據(jù)滿足多重線性回歸的條件，可以用線性回歸方程預(yù)測自變量催化重整汽油化學(xué)組分與因變量餾程之間的關(guān)系。其中10%℃最為接近，其次是50%℃和70%℃，30%℃和90%℃略差。

由蒸餾溫度為10%、30%、50%、70%和90%℃的標準化殘差可知，自變量催化重整汽油化學(xué)組分與因變量餾程之間呈線性趨勢，所有點均在直線附近分布符合預(yù)期，同時也說明該數(shù)據(jù)滿足多重線性回歸的條件，可以用線性回歸方程預(yù)測自變量催化重整汽油化學(xué)組分與因變量餾程之間的關(guān)系。其中10%℃最為接近，其次是50%℃和70%℃，30%℃和90%℃略差。

2 結(jié)論

運用多重線性回歸法建立了汽油烴類物質(zhì)與餾程的關(guān)系模型。回歸模型的可行性檢驗結(jié)果表明，自變量催化重整汽油化學(xué)組分與因變量餾程之間的線性回歸方程有意義，該模型能夠較好地反映化學(xué)組成與餾程之間的定量關(guān)系。通過標準化殘差P-P圖進一步驗證了模型的可行性，所建立的模型符合預(yù)期。同時從以上分析可以看出，所得的回歸模型的判定系數(shù)均大于0.5，說明自變量解釋因變量的程度較高，擬合程度較好。此外，不同的回歸模型得到的判定系數(shù)不一樣，說明不同的回歸模型中自變量化學(xué)組成對因變量汽油餾程的解釋程度不一樣，當蒸餾溫度為50%時，自變量化學(xué)組成對因變量汽油餾程的解釋最好，其次為蒸餾溫度為70%、30%時。該結(jié)果給我們的提示是，在實際應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選擇蒸餾溫度為50%、70%、30%等來預(yù)測催化重整汽油中的化學(xué)組分，因為在50%、70%、30%的蒸餾溫度下，更容易得到優(yōu)化的汽油燃料配方。因此，該回歸模型為汽油生產(chǎn)工藝的選取、配方優(yōu)化及產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測提供了技術(shù)依據(jù)。