石油产品恩氏蒸馏、谱模拟蒸馏及近红外馏程分析方法对比

恩氏蒸馏、谱模拟蒸馏及近红外分析油品馏程对比
刘吉彦2020年5月17日
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在标准条件下,蒸馏石油所得的沸点范围称为“馏程”。即是在一定温度范围内该石油产品中可能蒸馏出来的油品数量和温度的标示。
馏程是指以油品在规定条件下蒸馏所得到,从初馏点到终馏点表示蒸发特征的温度范围。
馏程是汽油、煤油、柴油等石油产品的重要质量指标,是工艺计算的重要基础数据,在生产中常用作控制操作条件的依据。
根据分析方法和原理的不同,现在常用的馏程分析分为恩氏蒸馏、谱模拟蒸馏和近红外分析馏程这三种方法,以下是这三种馏程分析方法的比较。
一、恩氏蒸馏
恩氏蒸馏是一种简单蒸馏,它是以规格化的仪器和在规定的实验条件下进行的,因而是一种条件性的实验方法。将馏出温度(气相温度)对馏出体积分数作图,即得恩氏蒸馏曲线,
恩氏蒸馏按照ASTM D86(GB/T6536)标准。其测定过程是将100mL 的油品放到标准的蒸馏烧瓶中,按照规定蒸馏速度蒸馏,馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。随后,温度逐渐升高,依次记录馏出10mL、20mL直至90mL时的气相温度,得到对应体积百分率的温度,
称为10%,20%,……90%馏出温度。当气相温度升高到一定数值后就不再上升,反而下落,这个最高气相温度被称为终馏点。
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tpe薄膜1、它能反映油品在给定条件下的汽化性能,而且简便易得,故广泛用于计算油品的部分性质参数,也是油品最基本的物性数据之一。
2、恩氏蒸馏是属于国家标准方法,所测得的数据可以作为标准数据,不需要进行二次处理。
缺点:
1、恩氏蒸馏本质上是渐次汽化的结果,因而不能表征油品中各组分的实际沸点。
2、由于恩氏蒸馏基本上没有精馏作用,油品中最轻组分的沸点低于初馏点,最重烃分子的沸点高于干点,所以馏程不代表油品的真实沸点范围,但因其简便具有严格的条件性,普遍用于油品馏程的相对比较或大致判断油品中轻重组分的相对含量。
3、恩氏蒸馏操作较复杂,且费时费力,具有一定的危险性。
4、在线化后的恩氏蒸馏由于功率控制的关系,导致分析器结焦,进而会影响各个馏程的数据准确性。
5、样品需求量大、蒸馏时间长,多数油样尤其是煤焦油蒸馏,会引起实验室环境及现场环境的严重污染,而且普通蒸馏得到的曲线因受诸多因素的影响,存在着较大的误差和许多不易解决的具体问题,如起始和最终沸点的确定,不透明液体沸点的测定,复杂样品加热发
生化学反应,减压蒸馏最佳起始温度的选择等,严重影响蒸馏结果。
6、油品品质变化后需要调整加热功率,以免突沸;
7、无法测量馏程温度在20℃-400℃之外的油品。
二、谱模拟蒸馏
谱模拟蒸馏方法是用具有一定分离度的非极性谱柱,在线性程序升温条件下测定已知正构烷烃混合物组分的保留时间。然后在相同的谱条件下,将试样按组分沸点次序分离,同时进行切片积分,获得对应的累加面积,以及相应的保留时间。经过温度--时间的内插校正,就可以得到对应于百分
收率的温度,即馏程。其中,累加面积百分数即收率,因烃类的相对重量校正因子近似于1,故可认为即是试样的质量百分含量[%(m/m)]。并且,根据质量百分含量,通过相应的计算可以得到与ASTM D86方法具有可比性的体积百分含量馏程结果。
由于谱模拟蒸馏与恩氏蒸馏是截然不同的两种实验方法,通过关联的方法建立二者的联系,系统误差的存在是不可避免的。同时,炼厂加工原油种类的多样性也加大了二者关联的难度。
所以分析工作者经常会用到多种方法消除系统误差,诸如做空白实验、校准仪器以及对照实验等,在此采用做对照实验的方法消除系统误差,以获得模型校正参数。利用对照实验数据与模型计算值的误差数据以最小二乘法拟合,获得较优的模型校正参数,亦可采用最简单的误差平均值作为校正参数,以简化分析工的校正操作,具体实施步骤如下:(1)从生产现场采集多个批次的待分析油品;(2)进行谱
模拟蒸馏测试,并利用关联方法计算得到D86计算值;(3)进行恩氏蒸馏测试得到D86实验值;(4)计算D86计算值和D86实验值之间的误差;(5)选取多组误差数据利用相关算法计算得到模型校正参数。
优点
1、完美克服恩氏蒸馏需求量大、蒸馏时间长等方面的缺陷,不会造成环境污染,保护化验室以及在线工作人员的安全。而且具有操作方便快捷、样品用量少、数据准确、结果重现性好等优点.
2、谱模拟蒸馏的程序升温操作使样品尽可能地按沸点先后顺序流出,进而能较好地得出反应物料组分的模拟蒸馏曲线.
3、谱模拟蒸馏是确定各种油品不同芳烃馏分沸点温度范围的方法,与传统方法相比,可更准确、更简捷地获得模拟蒸馏曲线,且无污染.采用气相谱法获得了模拟蒸馏曲线,其结果与实际蒸馏曲线十分吻合.
4、谱模拟蒸馏模拟实沸点蒸馏,此方法测定出的蒸馏数据类似于在低温、实沸点(15个理论塔板)的条件下蒸馏所得到的数据,更加接近炼厂真实情况。
5、使用模拟蒸馏气相谱法测定轻质烃类混合物的馏程范围比常规蒸馏具有更好的精度。
6、一表多指标,可同时计算出汽油的蒸气压(雷德法)和PONA 值、辛烷值,煤油闪点、冰点,柴油闪点,冷凝点;
7、进样量小,无VOC排放无污染;3、馏程范围宽,油品介质中轻重组分都可以测量;
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tuner接口8、全自动化精密分析技术,具有完全可重复性,当油品有较大变化时,不同于恩式蒸馏,无需人工改变加热功率等参数设置。不会产生诸如恩氏蒸馏突沸等影响分析精度的问题;蜂鸣器封装
9、是油品分析技术的主流趋势,行业内化验室油品馏程分析95%以上使用谱模拟蒸馏技术;
10、关联后的ASTM D86和GB/T6536数据符合再现性要求。
缺点
1、当校正模型用于恩氏蒸馏馏程初馏点低于40℃的直馏汽油样本时,预测结果与试验结果难于对应,分析原因可能是汽油样本中含有大量C3~C5的轻组分,在室温下非常容易挥发,导致谱模拟蒸馏测试与恩氏蒸馏测试均存在分析不准确的可能性。
2、由于谱模拟蒸馏与恩氏蒸馏是截然不同的两种实验方法,通过关联的方法建立二者的联系,系统误差的存在是不可避免的。同时,炼厂加工原油种类的多样性也加大了二者关联的难度。
三、近红外
其工作原理是,如果样品的组成相同,则其光谱也相同,反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系(称为分析模型),那么,只要测得样品的光谱,通过光谱和上述对应关系,就能很快得到所需要的质量参数数据。
因谱图的形状与物质的组成和化学结构有密切关系,基于谱图形状的细微变化通过化学计量学方法对光谱数据的处理,便可得到样

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