油品餾程簡介-孫曉華

1、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(jī)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(jìn)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(dāng)其加熱到某一溫度時(shí)，其飽和蒸汽壓等于外界壓力，此時(shí)在氣液界面和液體內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，這一溫度即稱為沸點(diǎn)。在外壓一定時(shí)，沸點(diǎn)是一個恒定值。 石油產(chǎn)品是一個復(fù)雜的混合物，它與純化合物不同，沒有一個恒定的沸點(diǎn)。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(shí)，油品沸點(diǎn)隨汽化率增加而不斷升高，因此油品的沸點(diǎn)則

2、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(diǎn)范圍因所用蒸餾設(shè)備不同，測定的數(shù)值也有差別。在石油產(chǎn)品質(zhì)量控制和工藝計(jì)算或石油的初步評價(jià)中，使用的是簡單的恩氏蒸餾設(shè)備來測定油品的沸點(diǎn)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，按照GB/T6536和ASTMD86進(jìn)行。測定時(shí)將100mL試油在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，按產(chǎn)品性質(zhì)的要求進(jìn)行蒸餾。當(dāng)油品在恩氏蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾加熱時(shí)，流出第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度稱為初餾點(diǎn)。蒸餾過程中烴類分子按其沸點(diǎn)高低的次序逐漸蒸出，汽相溫度也逐漸升高，當(dāng)餾出物體積為10%、50%、90%時(shí)汽相溫度分別稱為1

3、0%、50%、90%的餾出溫度，蒸餾終了的最高汽相溫度稱為終餾點(diǎn)。蒸餾燒瓶底部最后一滴液體汽化一瞬間所測得的汽相溫度稱為干點(diǎn)。初餾點(diǎn)到終餾點(diǎn)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(biāo)，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(shí)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(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。由于采用了抽真空措施，儀

4、器設(shè)備、技術(shù)條件比常壓蒸餾復(fù)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(dá)到干點(diǎn)時(shí)，瓶底常常冒煙，出現(xiàn)一股怪味，同時(shí)結(jié)焦，導(dǎo)致重質(zhì)油裂解和縮合反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)生膠質(zhì)，瀝青質(zhì)。重質(zhì)餾分在350時(shí)就會輕微裂解，到400時(shí)裂解反應(yīng)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(diǎn)降低,以進(jìn)行蒸餾測定.這樣可以使油品在較低溫度下得到高沸點(diǎn)的餾出物。有關(guān)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(shí)100ml或200ml的樣品相當(dāng)?shù)闹亓?，精確至0.1g，放入裝有瓷片蒸餾燒瓶中

5、。安裝好溫度計(jì)及儀器，開啟真空泵并觀察儀器抽真空直至壓力達(dá)到蒸餾所需要的水平，在達(dá)到所需的壓力水平后，開啟加熱器，調(diào)節(jié)加熱速率使蒸餾以68mlmin等速率回收。按照方法要求，記錄溫度和餾出體積百分?jǐn)?shù)，并記錄時(shí)間、觀察的壓力，要求蒸餾中殘壓波動不超過0.5mmHg。最后按常、減壓溫度換算表，換算為常壓餾程。實(shí)沸點(diǎn)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(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其原理是在實(shí)驗(yàn)室中用一套分離精度較高的間歇式常減壓蒸餾裝置，把原油按照沸點(diǎn)的高低切割成許多窄餾分。由于分餾的精度較高，其餾出溫度和餾出物沸點(diǎn)相近，可以大致反映餾出的各組成沸點(diǎn)的真實(shí)情況，故稱為實(shí)沸點(diǎn)蒸餾。

6、原油經(jīng)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾，按每餾分3%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或每隔10切取一個窄餾分，計(jì)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(diǎn)、閃點(diǎn)、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(jìn)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(jìn)一步分析各餾分的化學(xué)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(shí)沸點(diǎn)蒸餾詳見ASTMD2892或各型號的實(shí)沸點(diǎn)切割儀的操作說明書。 餾程測定的意義 在決定一

7、種原油的加工方案時(shí)，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(jìn)行詳細(xì)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宜的產(chǎn)品方案和加工工藝。 控制裝置生產(chǎn)操作條件是以餾出物的餾程結(jié)果為基礎(chǔ)。如按航空煤油餾程來確定塔頂溫度，若航空煤油干點(diǎn)高于指標(biāo)，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(qiáng)回流與原油脫水，減少吹汽量等來控制產(chǎn)品于合格點(diǎn)。 餾程可鑒別發(fā)動機(jī)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(jī)啟動性能形成氣阻傾向的

8、指標(biāo)；50%的餾出溫度說明平均蒸發(fā)性，它能影響發(fā)動機(jī)的加速性能；90%餾出溫度和干點(diǎn)可判斷汽油在汽缸內(nèi)是否充分燃燒及發(fā)動機(jī)的磨損情況。 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(biāo)。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(jī)的使用壽命，同時(shí)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(biāo)。餾程測定的注意事項(xiàng) 常壓蒸餾測定時(shí)注意事項(xiàng) 量取試油、餾出油、殘留液時(shí)的溫度應(yīng)相同。 測定不同的石

9、油餾分餾程時(shí)，冷凝器的溫度要求不同。汽油的初餾點(diǎn)低，輕餾分多，蒸發(fā)性大。為保證蒸餾時(shí)氣化的油氣全部冷凝為液體，不致于呈氣態(tài)而逸出，必須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(diǎn)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(jié)，保證冷凝液在管內(nèi)自由流動，達(dá)到試驗(yàn)方法所規(guī)定的要求。嚴(yán)格控制加熱速度和餾出速度。因?yàn)槭彤a(chǎn)品餾程的測定是條件性試驗(yàn)，所規(guī)定的加熱速度也不同，否則會影響各點(diǎn)的檢測值。測定汽油時(shí)，量筒的囗部要用棉花塞住，防止冷凝管上凝結(jié)水落入量筒內(nèi)，并減少餾出物的揮發(fā)

10、。蒸餾不同石油產(chǎn)品時(shí)要選用不同的孔徑的石棉墊。試油測定前應(yīng)進(jìn)行脫水處理，并加入沸石，這是必不可少的試驗(yàn)準(zhǔn)備工作，以保證試驗(yàn)安全及結(jié)果的準(zhǔn)確性。 減壓蒸餾測定時(shí)注意事項(xiàng)試油蒸餾前需脫水，并加入沸石，以消除試樣起泡沫。如果試油含有水分，當(dāng)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(yàn)無法進(jìn)行。裝置的各連接處應(yīng)極其緊密并涂有真空脂，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(yàn)中產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)，要求佩戴安全眼鏡。蒸餾時(shí)應(yīng)嚴(yán)格注意液相指示最高溫度。在進(jìn)行減壓蒸餾操作時(shí)，應(yīng)先開啟真空泵以產(chǎn)生負(fù)壓，同時(shí)觀察蒸餾燒瓶中泡沫標(biāo)記的容積。如果試樣

11、起泡，可稍加壓力或輕微加熱消除，然后加熱升溫。蒸餾結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停止加熱，并使蒸餾瓶中的液體冷卻至80以下，緩慢消除真空后，關(guān)閉真空泵，防止由于突然增大壓力而將真空壓力計(jì)的密閉端沖破。 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾測定時(shí)注意事項(xiàng)每段蒸餾應(yīng)嚴(yán)格注意液相的指示溫度，各段的流出速度應(yīng)嚴(yán)格控制在一定的范圍內(nèi)。進(jìn)行減壓蒸餾操作時(shí)，先開真空泵，后加熱升溫，并保持在一定的殘壓下蒸餾。蒸餾結(jié)束時(shí)，先停止加熱，放下電爐，使蒸餾釜中液體冷卻至80以下，同時(shí)緩慢除去真空，再關(guān)閉真空泵。 真空泵使用時(shí)，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(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾裝置釜與分餾柱連接螺栓的收緊、消除蒸餾釜和分餾柱內(nèi)

12、污物、壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)物料的更新等。表1 儀器和樣品準(zhǔn)備1組2組3組4組燒瓶，mL125125125125ASTM蒸餾溫度計(jì)測量范圍7C（7F）7C（7F）7C（7F）8C（8F）IP蒸餾溫度計(jì)測量范圍低低低高燒瓶支板BBCC孔直徑，mm38385050開始試驗(yàn)時(shí)溫度燒瓶 13-1813-1813-18不高于55-6555-6555-65室溫?zé)恐Ъ芎妥o(hù)屏不超過室溫不超過室溫不超過室溫接受量筒和樣品13-1813-1813-18A13-室溫AAQ55-6555-6555-65 A55-室溫A表2 組特性1組2組3組4組樣品性質(zhì)餾分類型蒸氣壓37.8，kPa65.5<65.5<65.5&

13、lt;65.5蒸氣壓100，psi9.5<9.5<9.5<9.5（試驗(yàn)方法D323，D4953D5190，D5191，D5482IP69或IP394）蒸餾，初餾點(diǎn)100>100212>212 終餾點(diǎn)250250>250>250482482>482>482表3 采樣，儲存和樣品條件1組2組3組4組樣品瓶溫度<10 <50樣品存儲溫度<10A<10室溫室溫 <50A<50室溫室溫試樣測定前的溫度<10<10室溫室溫或傾點(diǎn)以上9-21B <50<50室溫室溫或傾點(diǎn)以上48-70B若樣品含

14、水重新取樣重新取樣根據(jù)7.5.3節(jié)干燥如果重新取樣仍含水C根據(jù)7.5.2進(jìn)行脫水A在某些情況下，樣品也可以在20（68）以下的溫度儲存，見7.3.3和7.3.4。B如果在室溫下樣品呈（半）固體狀，則見10.3.1.1。C如果已知樣品含水，不能又未能重新采樣，則按7.5.2和7.5.3進(jìn)行脫水。表4 D 86 50%餾出點(diǎn)的沸點(diǎn)的真實(shí)值和最大值及最小值（）手動自動D 86 50%餾出溫度的最小值D 86 50%餾出溫度的最大值D 86 50%餾出溫度的最小值D 86 50%餾出溫度的最大值甲苯ASTM/IP真實(shí)沸點(diǎn)組1，2和3組1，2和3組1，2和3組1，2和3110.6105.9111.810

15、8.5109.7正十六烷ASTM/IP真實(shí)沸點(diǎn)組4組4組4組4287.0272.2283.1277.0280.0表5 試驗(yàn)步驟中的條件1組2組3組4組冷浴溫度A 0-10-50-50-60 32-3432-4032-4032-140量筒周圍冷浴溫度 13-1813-1813-18裝料溫度±3 55-6555-6555-65裝料溫度±5從最初加熱到初餾點(diǎn)時(shí)間，min5-105-105-105-15從初餾點(diǎn)到5%回收百分?jǐn)?shù)時(shí)間，s60-10060-100從初餾點(diǎn)到10%回收百分?jǐn)?shù)時(shí)間，min從5%到燒瓶中殘余5mL均勻平衡速率，mL/min4-54-54-54-55mL殘余物到

16、終點(diǎn)記錄的時(shí)間，min最大5最大5最大5最大5A 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)以下四種情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(diǎn)預(yù)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。必須使用允許操作的最小溫度。一般地，浴池溫度在04范圍內(nèi)適用于煤油，一級燃料油，1D級柴油機(jī)燃燒油。在一些情況下，包括二級燃料油，2D級柴油機(jī)燃燒油，汽油以及類似的蒸餾，必須保持浴池溫度在3860范圍內(nèi)。表A4.5組2、3、4的重復(fù)

17、性和再現(xiàn)性（手工法）重復(fù)性再現(xiàn)性初餾點(diǎn)1.0+0.35SC1.9+0.35SF2.8+0.93SC5.0+0.93SF5-95%1.0+0.41SC1.8+0.41SF1.8+1.33SC3.3+1.33SF終餾點(diǎn)0.7+0.36SC1.3+0.36SF3.1+0.42SC5.7+0.42SF在溫度讀數(shù)時(shí)的體積百分點(diǎn)0.7+0.92/SC0.7+1.66/SF1.5+1.78/SC1.53+3.20/SF常見故障處理故障產(chǎn)生原因處理方法指示燈不亮電源插頭不緊、保險(xiǎn)絲燒斷、開關(guān)接觸不好、指示燈損壞插緊電源插頭、更換保險(xiǎn)絲、檢查開關(guān)、更換指示燈冷凝溫度不能降至05壓縮機(jī)故障，不制冷檢查壓縮機(jī)系統(tǒng)電爐不加熱電熱絲燒斷更換