李鹏飞1，张叶芳2，武雁鸣3，张利萍4
1.内蒙古市场监督管理评审查验中心；2.呼和浩特市世洁燃气有限公司；3内蒙古自治区产品质量检验研究院)
摘要
十六烷指数是表示车用柴油抗爆性的重要指标，是预测十六烷值的一种辅助手段。十六烷指数会随着车用柴油组成变化而发生变化，其计算方法也有多种，十六烷指数的大小与密度、馏程、车用柴油烃类组成等密切相关，本文就十六烷指数的计算及相关性展开分析。
关键词：十六烷指数；计算方法；相关性；车用柴油
十六烷指数是车用柴油的主要性能指标之一，用于表示车用柴油的抗暴性，GB 19147-2016《车用柴油》对十六烷指数指标有明确的要求。十六烷指数的大小不仅与密度、馏程、车用柴油烃类组成等密切相关，计算公式的选择也会使十六烷指数的数值产生差异。本文综合分析十六烷指数的计算方法，并对其相关性进行分析。
1 十六烷指数的计算
十六烷指数的计算方法有ASTM D4737、ASTM D976、SH/T 0694-2000和GB 11139-1989，其中ASTM D4737与SH/T 0694-2000的计算方法一致，ASTM D976与GB 11139-1989的计算方法一致，而且GB 19147-2016《车用柴油》中规定十六烷指数的计算方法有SH/T 0694-2000和GB 11139-1989，有异议时，以SH/T 0694-2000为仲裁方法。因此，本文重点分析国内的两个标准SH/T 0694-2000和GB 11139-1989，两个标准中均包含公式计算法和图解计算法，通过分析十六烷指数的相关因素，选取合适的方法，能够得到更加准确的数值。
SH/T 0694-2000[1]《中间馏分燃料十六烷指数计算法（四变量公式法）》，其方法概要为按照标准试验方法测定试样15℃的密度以及10%、50%和90%的回收温度，利用所测得的试验数据，依据给出的公式，计算试样的十六烷指数。适用于石油中间馏分燃料及含有来源于油砂和油页岩的非石油馏分燃料，不适用于含有十六烷值改进剂的燃料，同时也不适用于纯烃类以及由煤生产的馏分燃料。
GB 11139-1989[2]《馏分燃料十六烷指数计算法》，其方法概要为分别用GB/T 1884-2000、GB/T 1885-1998和GB/T6536-2010测定馏分燃料的20℃时的密度和50%回收温度，然后按公式直接计算或用图查找十六烷指数。适用于直馏馏分、催化裂化馏分以及这两者混合燃料，标准中指出应用十六烷指数计算公式和计算图时，有一定的局限性，不适用于加有十六烷值改进剂的燃料，不适用于纯烃类、合成燃料、烷基化物、焦化产品以及从油砂和页岩油众衍生出的馏分燃料，如果采用该方法测定原油和残渣油以及终馏点在260℃以下的挥发性产品时，十六烷值和十六烷指数的相关性基本上不准确。
2 十六烷指数相关性分析
2.1 十六烷指数与馏程、密度的相关性
本文所分析的两种方法SH/T 0694-2000和GB 11139-1989，均采用馏程和密度进行计算。
当馏程不变时，密度越大，十六烷指数就会越小。
例如，采用SH/T 0694-2000，馏程：10%回收温度为169.8℃，50%回收温度为249.0℃，90%回收温度为325.5℃，当15℃密度为823.5kg/m3时，十六烷指数计算结果为51，馏程不变，当15℃密度为840.0kg/m3时，则十六烷指数计算结果为45。
当密度相同时，馏程越大，十六烷指数越大。例如，采用GB 11139-1989，20℃密度为0.8296g/cm3，当馏程（50%回收温度）为240.0℃时，十六烷指数计算结果为46，密度不变，当50%回收温度为256.8℃时，则十六烷指数计算结果为51。
当密度或是馏程中的一个超出标准适用的范围时，十六烷指数的数值就会与十六烷值发生较大的偏离，所以密度和馏程是影响十六烷指数的直接因素，十六烷指数的大小与馏程和密度的数值密切相关。
2.2 十六烷指数与十六烷值的相关性
十六烷指数与十六烷值密切相连，由于测定十六烷值采用的仪器设备昂贵，而且操作过程相对复杂，耗时较长，费用较高，因此常用十六烷指数预测十六烷值，但是两者虽然密切相连，却又随着柴油组成不同而存在差异。深圳检验检疫局张其芳[3]对十六烷指数与十六烷值的差异进行研究，研究表明：当催化裂化油品芳烃含量超过60%时，为了考虑过量芳烃导致发动机积碳，所以常压柴油馏分必然要从轻切割，这样就导致密度下降，十六烷指数提高，导致十六烷指数与十六烷严重超差。但是，市售的柴油，通常由常压直馏柴油与二次加工柴油按照一定比例调和而成，其十六烷值与十六烷指数重合性较好，十六烷指数可以近似表达抗爆性能。
2.3 十六烷指数与车用柴油牌号的相关性
辽宁出入境检验检疫局牟眀仁等人[4]研究了十六烷指数计算法在不同牌号柴油应用中的差值，别选取0号、-10号、-20号，每个牌号选取了10个不同的代表性样品，分别采用GB 11139-1989和SH/T 0694-2000中的计算法和图表法计算十六烷指数，研究结果表明：用四种计算方法计算3个牌号的柴油时，用SH/T 0694-2000的计算法得到的十六烷指数最大，采用GB 11139-1989时，随着柴油牌号的降低，计算法和图表法之间的差值增大，采用SH/T 0694-2000时，计算法和图表法的差值-20号＞0号＞-10号。
2.2 十六烷指数与车用柴油组成的相关性
柴油有调和柴油、直馏柴油、热裂化柴油、催化裂化柴油、延迟焦化柴油等等，柴油的成分相对复杂，不同的烷烃、芳烃、烯烃含量与柴油的十六烷指数有一定的关联性，中国石化抚顺石油化工研究院高波等人[5]研究了柴油组成对十六烷值与十六烷指数关联性的影响，研究发现：环烷基原油切割柴油馏分的十六烷值小于十六烷指数，中间基原油切割得到的柴油馏分的十六烷值与十六烷指数的吻合性很好，石蜡基原油切割的柴油馏分的十六烷值大于十六烷指数，直流柴油十六烷值与十六烷指数关联最好，加氢精制柴油次之，加氢裂化柴油最差，芳烃含量偏高时，十六烷值与十六烷指数关联性变差。
3 结束语
十六烷指数虽不能完全代替十六烷值，但它是在无十六烷值机或者样品量极少的情况下估算十六烷值的有效方法，但是十六烷指数不同的计算方法随着车用柴油组成不同略有差异，所以在计算十六烷指数时要综合考虑车用柴油密度、馏程以及烃类组成等因素，这样才能确保十六烷值预测数据的有效性。
参考文献
[1] 中国石油化工集团公司石油化工科学研究院, SH/T 0694-2000, 中间馏分燃料十六烷指数计算法（四变量公式法）[S],2001-01-01.
[2] 中国石油化工集团公司, GB 11139-1989,馏分燃料十六烷指数计算法[S],1990-04-01.
[3] 张其芳,十六烷值指数与十六烷值的差值研究[J], 检验检疫科学,2002,12(2):20-21,41.
[4] 牟眀仁,林维宣,吴良英等,十六烷指数计算法在不同牌号柴油应用中差值分析与研究[J], 石油化工应用,2007,26(3):63-67.
[5] 高波,李哲, 柴油组成对十六烷值与十六烷指数关联性的影响[J],石化技术与应用,2010,28(1):27-30.