油品餾程分析簡介

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油品餾程分析簡介

石油產(chǎn)品中絕大部分是作為液體使用。汽油、航煤、柴油都是重要的內(nèi)燃機燃料。蒸發(fā)性能是液體燃料的重要特性之一，它對于油品的儲存、輸送和使用均有重要影響。評定油品蒸發(fā)性可用餾程、蒸汽壓和液氣比等方法進行。我們今天主要介紹餾程1、餾程的測定及意義

對于純化合物，在一定外壓下，當其加熱到某一溫度時，其飽和蒸汽壓等于外界壓力，此時在氣液界面和液體內(nèi)部同時出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，這一溫度即稱為沸點。在外壓一定時，沸點是一個恒定值。

石油產(chǎn)品是一個繁雜的混合物，它與純化合物不同，沒有一個恒定的沸點。由于油品的蒸氣壓隨汽化率不同而不同，所以在外壓一定時，油品沸點隨汽化率增加而不斷升高，因此油品的沸點則以某一溫度范圍來表示，這一溫度范圍稱為沸程或餾程。油品的沸點范圍因所用蒸餾設備不同，測定的數(shù)值也有區(qū)別。在石油產(chǎn)品質(zhì)量控制和工藝計算或石油的初步評價中，使用的是簡單的恩氏蒸餾設備來測定油品的沸點范圍。1.1餾程測定

恩氏蒸餾測定輕質(zhì)石油產(chǎn)品（如汽油、噴氣燃料、溶劑油、煤油、柴油）的餾分組成，依照GB/T6536和ASTMD86進行。測定時將100mL試油在規(guī)定的試驗條件下，按產(chǎn)品性質(zhì)的要求進行蒸餾。當油品在恩氏蒸餾裝臵進行蒸餾加熱時，流出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為初餾點。蒸餾過程中烴類分子按其沸點高低的次序逐漸蒸出，汽相溫度也逐漸升高，當餾出物體積為10%、50%、90%時汽相溫度分別稱為10%、50%、90%的餾出溫度，蒸餾終了的最高汽相溫度稱為終餾點。蒸餾燒瓶底部最終一滴液體汽化一瞬間所測得的汽相溫度稱為干點。初餾點到終餾點這一溫度范圍稱為沸程或沸程范圍。蒸餾完畢，以原裝試油量100mL減去餾出液和殘留物的體積，所得之差稱為蒸發(fā)損失。以上這套完整的數(shù)據(jù)稱為餾程。餾程是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的主要指標，可大致判斷油品中輕重組分的相對含量。根據(jù)餾程可確定加工和調(diào)合方案，檢查工藝和操作條件，控制油品的質(zhì)量和使用性能。

減壓蒸餾測定在常壓蒸餾時分解的石油產(chǎn)品（如重柴油、蠟油等重質(zhì)餾

分）。測定可按SH/T0165、GB/T9168A或ASTMD1160標準方法進行。由于采用了抽真空措施，儀器設備、技術條件比常壓蒸餾繁雜，因此操作上難度稍大。由于重質(zhì)油蒸餾到90%體積后，在達到干點時，瓶底往往冒煙，出現(xiàn)一股怪味，同時結焦，導致重質(zhì)油裂解和縮合反應同時進行，產(chǎn)生膠質(zhì)，瀝青質(zhì)。重質(zhì)餾分在350℃時就會微弱裂解，到400℃時裂解反應加快，為避免油品在蒸餾過程中發(fā)生高溫裂解，利用抽真空的方法，使油品重組分在低于101.3kPa壓力下沸點降低,以進行蒸餾測定.這樣可以使油品在較低溫度下得到高沸點的餾出物。有關減壓蒸餾測定方法詳見SH/T0165、GB/T9168或ASTMD1160。

根據(jù)樣品的密度來確定在接受器溫度時100ml或200ml的樣品相當?shù)闹亓?，確切至0.1g，放入裝有瓷片蒸餾燒瓶中。安裝好溫度計及儀器，開啟真空泵并觀測儀器抽真空直至壓力達到蒸餾所需要的水平，在達到所需的壓力水平后，開啟加熱器，調(diào)理加熱速率使蒸餾以6～8ml／min等速率回收。依照方法要求，記錄溫度和餾出體積百分數(shù)，并記錄時間、觀測的壓力，要求蒸餾中殘壓波動不超過0.5mmHg。最終按常、減壓溫度換算表，換算為常壓餾程。

實沸點蒸餾是用來了解所加工原油的特性，為制定合理的加工方案和進行工藝設計計算提供基礎數(shù)據(jù)。其原理是在試驗室中用一套分開精度較高的間歇式常減壓蒸餾裝臵，把原油依照沸點的高低切割成大量窄餾分。由于分餾的精度較高，其餾出溫度和餾出物沸點相近，可以大致反映餾出的各組成沸點的真實狀況，故稱為實沸點蒸餾。原油經(jīng)實沸點蒸餾，按每餾分3%的質(zhì)量分數(shù)或每隔10℃切取一個窄餾分，計算每餾分的收率及總收率，用所得數(shù)據(jù)繪制原油的蒸餾曲線，然后分別測定每一個窄餾分的理化性質(zhì)，包括密度、粘度、凝點、閃點、酸度、硫含量、折光率、相對分子量等，用數(shù)據(jù)可繪制原油性質(zhì)曲線。按產(chǎn)品要求利用各窄餾分進行調(diào)配后，測定各種直餾產(chǎn)品的性質(zhì)和產(chǎn)率，所得數(shù)據(jù)可繪制汽油、煤油、柴油的收率曲線。在取得上述數(shù)據(jù)后，對照各種石油產(chǎn)品的規(guī)格要求，可以著手制定原油蒸餾切割方案；還可進一步分析各餾分的化學組成，為制定生產(chǎn)高質(zhì)量高產(chǎn)率的加工方案，提供數(shù)據(jù)。實沸點蒸餾詳見ASTMD2892或各型號的實沸點切割儀的操作說明書。

①餾程測定的意義

在決定一種原油的加工方案時，首先要知道原油中所含輕、重餾分的數(shù)

量。測定餾程可大致看出原油中含有汽、煤、柴等餾分的收率，并且還要對餾分的性質(zhì)進行詳細的分析。從收率的多少和各餾分性質(zhì)的優(yōu)劣來判斷該原油最適合的產(chǎn)品方案和加工工藝。

控制裝臵生產(chǎn)操作條件是以餾出物的餾程結果為基礎。如按航空煤油餾程來確定塔頂溫度，若航空煤油干點高于指標，說明塔頂溫度高、塔頂壓力低、頂回流或原油帶水多，吹氣多。一般采用加大塔頂回流量，降低塔頂溫度，加強回流與原油脫水，減少吹汽量等來控制產(chǎn)品于合格點。

餾程可鑒別發(fā)動機燃料的蒸發(fā)性，從而判斷油品的使用性能。如10%餾出溫度可以判斷汽油中輕組分含量，可看作發(fā)動機啟動性能形成氣阻傾向的指標；50%的餾出溫度說明平均蒸發(fā)性，它能影響發(fā)動機的加速性能；90%餾出溫度和干點可判斷汽油在汽缸內(nèi)是否充分燃燒及發(fā)動機的磨損狀況。

柴油的餾程是保證柴油在發(fā)動燃燒室內(nèi)迅速蒸發(fā)氣化和燃燒的重要指標。為保證良好的低溫啟動性能，要有一定的輕質(zhì)餾分，使其蒸發(fā)速度快，有利于形成可燃混凝合氣，燃燒速度快。否則將會發(fā)生突然爆震或燃燒不完全的柴油在高溫下受熱分解，生成部分汽體和難以燃燒的炭渣，使積炭增加，降低發(fā)動機的使用壽命，同時耗油量增加。因而我國的輕柴油都規(guī)定不得高于50%、90%和95%的餾出溫度指標。餾程測定的本卷須知

①常壓蒸餾測定時本卷須知

量取試油、餾出油、殘留液時的溫度應一致。

測定不同的石油餾分餾程時，冷凝器的溫度要求不同。汽油的初餾點低，輕餾分多，蒸發(fā)性大。為保證蒸餾時氣化的油氣全部冷凝為液體，不致于呈氣態(tài)而逸出，必需控制冷凝器的溫度為0-5℃。煤油的餾分較汽油重得多，初餾點一般在150℃以上，為使油氣冷凝溫度控制不高于30℃。一般蒸餾溫度在250℃前，要求溫度控制在30℃之40℃間，這樣既可使油蒸氣冷凝為液體，又能使重質(zhì)餾分不致于在管內(nèi)凝結，保證冷凝液在管內(nèi)自由滾動，達到試驗方法所規(guī)定的要求。嚴格控制加熱速度和餾出速度。由于石油產(chǎn)品餾程的測定是條件性試驗，所規(guī)定的加熱速度也不同，否則會影響各點的檢測值。

測定汽油時，量筒的囗部要用棉花塞住，防止冷凝管上凝結水落入量筒內(nèi)，

并減少餾出物的揮發(fā)。

蒸餾不同石油產(chǎn)品時要選用不同的孔徑的石棉墊。

試油測定前應進行脫水處理，并參與沸石，這是必不可少的試驗準備工作，以保證試驗安全及結果的確鑿性。②減壓蒸餾測定時本卷須知

試油蒸餾前需脫水，并參與沸石，以消除試樣起泡沫。假使試油含有水分，當加熱到一定溫度后，就會起泡沫，并造成沖油（突沸）現(xiàn)象，使試驗無法進行。裝臵的各連接處應極其緊湊并涂有真空脂，以保證測定中系統(tǒng)壓力恒定在絕對壓力的±1%以內(nèi)。

要選用無氣泡、無裂痕的蒸餾瓶，以防止在試驗中產(chǎn)生爆炸危險，要求佩戴安全眼鏡。

蒸餾時應嚴格注意液相指示最高溫度。

在進行減壓蒸餾操作時，應先開啟真空泵以產(chǎn)生負壓，同時觀測蒸餾燒瓶中泡沫標記的容積。假使試樣起泡，可稍加壓力或微弱加熱消除，然后加熱升溫。蒸餾終止時，應先中止加熱，并使蒸餾瓶中的液體冷卻至80℃以下，緩慢消除真空后，關閉真空泵，防止由于突然增大壓力而將真空壓力計的密閉端沖破。

②實沸點蒸餾測定時本卷須知

每段蒸餾應嚴格注意液相的指示溫度，各段的流出速度應嚴格控制在一定的范圍內(nèi)。

進行減壓蒸餾操作時，先開真空泵，后加熱升溫，并保持在一定的殘壓下蒸餾。蒸餾終止時，先中止加熱，放下電爐，使蒸餾釜中液體冷卻至80℃以下，同時緩慢除去真空，再關閉真空泵。

真空泵使用時，不允許倒轉(zhuǎn)，注意真空泵的油液面不能過低，并按使用說明書的要求進行維護保養(yǎng)。

實沸點蒸餾裝臵釜與分餾柱連接螺栓的收緊、消除蒸餾釜和分餾柱內(nèi)污物、壓力調(diào)理器內(nèi)物料的更新等。

表1儀器和樣品準備燒瓶，mL1組1252組1253組1254組125

ASTM蒸餾溫度計測量范圍IP蒸餾溫度計測量范圍燒瓶支板孔直徑，mm開始試驗時溫度燒瓶℃℉燒瓶支架和護屏接受量筒和樣品℃AQ℉7C（7F）低B3813-1855-65不超過室溫7C（7F）低B3813-1855-65不超過室溫7C（7F）低C5013-1855-65不超過室溫13-1855-65

表2組特性13-1855-65A13-18A55-658C（8F）高C50不高于室溫A13-室溫A55-室溫樣品性質(zhì)餾分類型蒸氣壓37.8℃，kPa蒸氣壓100℉，psi（試驗方法D323，D4953D5190，D5191，D5482IP69或IP394）蒸餾，初餾點℃℉終餾點℃℉

1組≥65.5≥9.5≤250≤4822組250>4824組100>212>250>482表3采樣，儲存和樣品條件樣品瓶溫度℃℉樣品存儲溫度℃℉試樣測定前的溫度℃℉若樣品含水C假使重新取樣仍含水A1組

表4D8650%餾出點的沸點的真實值和最大值及最小值（℃）手動D8650%餾出溫度的最小值組1，2和3105.9組4272.2D8650%餾出溫度的最大值組1，2和3111.8組4283.1自動D8650%餾出溫度的最小值組1，2和3108.5組4277.0D8650%餾出溫度的最大值組1，2和3109.7組4280.0甲苯正十六烷ASTM/IP真實沸點110.6ASTM/IP真實沸點287.0

表5試驗步驟中的條件

A1組2組0-532-4013-1855-655-1060-1004-5最大53組4組冷浴溫度℃0-1℉32-34量筒周邊冷浴溫度℃13-18℉55-65從最初加熱到初餾點時間，min5-10從初餾點到5%回收百分數(shù)時間，s60-100從初餾點到10%回收百分數(shù)時間，min從5%到燒瓶中剩余5mL均勻平衡速率，mL/min4-55mL剩余物到終點記錄的時間，min最大5A

0-50-6032-4032-14013-18裝料溫度±355-65裝料溫度±55-105-154-54-5最大5最大5正確的冷凝器浴池溫度將取決于樣品中石蠟含量以及它的蒸餾分餾物。一般地，測試使用一個唯一的冷

凝器溫度。根據(jù)以下四種狀況可推斷出在冷凝器中的石蠟成分（a）蒸餾出的液滴末端的石蠟顆粒，（b）比根據(jù)樣品的初餾點預期出的蒸餾損失要高的蒸餾損失，（c）不穩(wěn)定的回收速度，（d）在用無絨軟布擦去冷凝管內(nèi)的殘存液過程中有石蠟顆粒存在。必需使用允許操作的最小溫度。一般地，浴池溫度在0～4℃范圍內(nèi)適用于煤油，一級燃料油，1－D級柴油機燃燒油。在一些狀況下，包括二級燃料油，2－D級柴油機燃燒油，汽油以及類似的蒸餾，必需保持浴池溫度在38～60℃范圍內(nèi)。

表A4.5組2、3、4的重復性和再現(xiàn)性（手工法）

初餾點

5-95%終餾點在溫度讀數(shù)時的體積百分點

常見故障處理故障指示燈不亮產(chǎn)生原因處理方法電源插頭不緊、保險絲燒斷、插緊電源插頭、更換保險絲、℃1.0+0.35SC

1.0+0.41SC0.7+0.36SC0.7+0.92/SC

重復性

℉1.9+0.35SF1.8+0.41SF1.3+0.36SF0.7+1.66/SF

℃2.8+0.93SC1.8+1.33SC3.1+0.42SC1.5+1.78/SC

再現(xiàn)性

℉5.0+0.93SF3.3+1.33SF5.7+0.42SF1.53+3.20/SF

開關接觸不好、指示燈損壞冷凝溫度不能降至0~5℃電爐不加熱電壓表指針晃動，影響加熱升溫速率電壓表無電壓指示電壓表指針無法指在220v蒸餾燒瓶無法安裝到位冷凝管堵塞加熱時，油蒸氣