石油产品常压馏程的分析测定

石油产品常压馏程的分析测定摘要：常压馏程的测定对石油产品的工艺调整至关重要，本文介绍了NDI440全自动常压蒸馏仪中各部件的工作原理，列举了此仪器常见故障产生的可能原因及解决方法，最后归纳了实验条件的选取及注意事项。Abstract：Thedeterminationofordinarypressureboilingrangeisveryimportantfortheprocessadjustmentofpetroleumproducts.ThispaperintroducestheworkingprincipleofeachcomponentinNDI440automaticordinarypressuredistillationinstrument，enumeratesthecommonfaultsofthisinstrumentanditssolution，finallysummarizestheselectionofexperimentalconditionsandthemattersneedingattention.关键词：常压馏程；NDI440；加热功率；仪器故障Keywords：ordinarypressureboilingrange；NDI440；heatingpower；instrumentfailure中图分类号：TE626文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）22-0175-030引言在石油炼制的过程中，要监测许多项目来调控生产控制条件，例如操作压力、控制温度、油品馏程、蒸汽压力等等。石油产品中绝大部分是作为液体燃料使用的。汽油、喷气燃料、柴油都是重要的内燃机燃料。蒸发性能是液体燃料的重要特性之一，它对油料的储存、输送和使用均有重要影响。同时，也是生产、科研和设计的主要物性参数。油料的蒸发性能也称汽化性能，通常是通过馏程、蒸气压和汽液比等指标体现出来。通过查看油品的馏程，可以了解到许多信息，例如在测定汽油的馏程时，初馏点和10%点的温度反应的是发动机的启动性能和形成气阻的倾向性以及挥发损失大小，初馏点和T10越低启动性能越好，但在夏天容易形成气阻而使油路中断；而这两个点如果太高，又会影响汽车的启动性能，甚至于会出现在冬季启动不起来的现象。50%的点反映的发动机的加速性能，如果T50过低会影响汽油的回收率；而如果T50过高，含重组分太多，会出现燃烧不完全，发动机不能发出所需功率。而T90和终馏点又是汽油在发动机中完全蒸发程度和完全燃烧程度的重要指标。在油品的炼制过程中，通过调节反应器和分流塔的相关参数来使油品的馏程达到一个所需的范围。1相关术语馏程：在规定的条件下蒸馏100ml试油所建立的流出体积V%所对应的馏出温度T馏之间的馏分组成关系，即沸程相同的两油，馏分油组成并不一定相同。初馏点：从冷凝管较低的一端滴下第一滴冷凝液的一瞬间所观察到的温度读数，以摄氏度表示。终馏点：在实验过程中观察到的温度最高读数，以摄氏表示。分解点：蒸馏烧瓶中液体开始呈现热分解时的温度读数，以摄氏度表示。干点：蒸馏烧瓶中最低点的最后一滴液体汽化时一瞬间所观察到的温度读数，以摄氏度表示。2试验部分2.1仪器设备仪器：NDI440型全自动常压蒸馏仪（法国NORMALAB公司）；蒸馏烧瓶125ml（法国NORMALAB公司）；100ml量筒（法国NORMALAB公司）。2.2材料及试剂标油：甲苯（110.6℃）和十六烷（286.6℃）；油样若干（?v尔多斯煤制油分公司）；沸石，若干。2.3方法概要蒸馏是利用在同一压力下混合物中各组分的沸点不同，将混合物分解成各自的馏分或组分。将100mL油样在其相应组别所规定的条件下，在环境大气压和约为一个理论分馏塔板的情况下，用常压蒸馏仪进行蒸馏。根据国标所规定的要求，系统地观测并记录温度读数和冷凝物体积、蒸馏残留物和损失体积，观测到的温度需要进行大气压修正，试验结果以馏出体积百分数及对应的温度作表或作图表示。3仪器各部件工作原理（NDI440全自动常压蒸馏仪）3.1蒸馏室蒸馏室主要由两大部件组成：电阻炉和pt100铂金温度探头。电阻炉的主要作用是加热蒸馏烧瓶，加热功率为1000W，工作温度范围在0～450℃，温度控制精度为0.05℃，为了确保蒸馏速率稳定，以曲线实时显示馏出速率。pt100铂金温度探头是把细铂丝缠绕在玻璃棒上，装入保护套管，本试验要测定的温度范围为0～400℃，温度精度为0.1℃，并且在试验过程中油品不出现任何分解现象。3.2接收室接收室内主要是光电液位检测器也叫做液位跟踪器，用来检测馏出液的体积。工作原理是通过液面跟踪器上的红外对管检测容器中液面的变化情况，当红外光束在液面以上时，红外对管会输出一个低电平信号；而一旦红外光束碰到液面，红外对管会输出一个高电平信号。此信号经过处理后再通过驱动电路发出控制信号，送到电机，在电机和传动机构配合下，红外对管随着液面升高而不断升高，计算出红外对管在单位时间内的升高距离，就可以换算出蒸馏速率。3.3冷凝设备冷凝设备是通过内置氟氯昂压缩机来实现的，冷却剂一般选用乙二醇和水的混合物。采用PID温控技术，制冷功率最高达到350W。可以控制的温度范围为0～40℃。3.4初溜点检测电路由定义可以看出，对初馆点检测的关键是要准确地检测到液滴，也就是说现在问题的关键点转化为对液滴的检测。现在常用的液滴检测方法有光电检测法和视频检测法两种，和光电检测法相比视频检测方法成本要高，实现方式比较复杂，不适合于基于单片机的控制系统。3.5电气控制部分这里是整个仪器的电源箱，为仪器提供各种电源需求，也包括各种开关设备。4仪器常见故障产生的可能原因及解决方法文章总结了仪器常见故障产生的可能原因及解决方法，详见表1。5蒸馏条件的选择和设定5.1蒸馏烧瓶支板的选择不同油样选取的加热板孔径也是有差别的，使用不同孔径的主要作用是控制蒸馏烧瓶下面来自热源的加热面，蒸馏烧瓶通过加热板孔被直接加热，一方面基于油品的轻重，保证其升温，使油品在规定时间内能沸腾达到应有的蒸馏速率；另一方面主要是使蒸馏终点的油品表面要高于加热面，以防止过热和烧坏蒸馏烧瓶。因此蒸馏不同的石油产品要按实验要求选择合适的加热板孔径，起到保证加热速率和避免油品过热的作用。所以要严格按照国标的有关规定选取最合适的蒸馏烧瓶加热板。5.2加热功率的设定本仪器加热单元的最高加热功率可达到1000W，由加热元件及升降套组成。因为石油产品的蒸馏遵守的是ASTMD86标准，所以要求蒸馏的速率为4-5ml/min。由此可见加热功率的设定至关重要。经过多年的油品蒸馏测试，笔者总结了设定加热功率的一些小经验，就是表2所示的以密度为分割点来设定加热功率。5.3冷浴温度的设定冷浴温度的设定是和蒸馏温度相关联的，要根据样品的实际馏程进行设定，也可以分段进行设定。保证油品蒸气被完全液化，并且完全流入接收室内。5.4接收室接收室温度的设定也是很重要的，如果温度设定太高，就会使接收室出现油蒸气，这样就会使红外跟踪检测器受到干扰，使蒸馏无法完成；而如果温度设定太低，会使馏出液冷凝在量筒中，致使接收到的体积不够准确。所以接收室的温度要设置得当，一般要综合考量装样温度和冷浴温度来进行设定。6其它注意事项6.1因为取样温度是根据组分的轻重程度进行设定的，所以样品的取样温度要严格遵守国标规定；6.2试样中有水时，在做试验前要进行脱水；6.3蒸馏烧瓶的支管插入冷凝管的位置要保证在20-25mm处；6.4测量温度的pt100探头的铂丝的最高处要与蒸馏烧瓶支管的最低处相平。7柴油SC-4401馏程测量案例7.1测量过程在国标规定的取样温度下，量取100ml柴油SC-4401，在适合其性质的条件下对整个蒸馏条件进行设定，包括组别、加热功率、冷浴温度、接收室温度等等，用NDI440全自动常压蒸馏仪进行蒸馏。从初馏点到蒸馏结束的整个馏程中，系统地观察并记录接收器中馏出液的体积（回收体积%）以及与该体积相对应的蒸馏温度T。将观察温度（T）经温度计、大气压力修正后作为馏出温度（T）。SC-4401馏程的测量条件应按GB/T6536《石油产品蒸馏测定法》中的第4组别的规定标准进行试验。NDI440全自动常压蒸馏仪进行蒸馏测量的工作流程见图1。7.2测量结果按照上述方法对同一试样从取样开始重复测量10次，得到表3所示的测量结果。通过分析计算，最终得到柴油初馏点的回收温度为168.1℃；10%点回收温度为179.9℃；50%点回收温度为199.7℃；90%点回收温度为233.6℃；95%点回收温度为243.7℃；整个过程中标准偏差均在2以内，偏离算术平均值的程度都不高，这说明NDI440全自动常压蒸馏仪在做样时重复性很好，有极高的稳定性。8结论通过NDI440全自动常压蒸馏仪得到的工艺参数将为优化设计石油生产工艺提供可靠数据，因而必然会大大提高油料质量及生产水平。此外，用NDI440全自动常压蒸馏仪做馏程时要针对不同的样品来设置相应的实验条件，正确设置各个实验条件不但能使测定结果更为准确，还会降低仪器的故障频次，因此建议在石油工业领域大规模推广应用，以提高全行的生产能力。参考文献：[1]夏召辉.石油产品自动蒸馏测定仪研究[D].大连理工大学，2013.6.[2]GB/T6536-2010石油产品蒸馏测定法[S].2010.[3]杨载松.快速馏程分析样品适用性和准确性探讨[J].广州化工，2013，41（1）：113-115.