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第四章
油品蒸發(fā)性能的分析第四章油品蒸發(fā)性能的分析學(xué)習(xí)指南第一節(jié)餾程第二節(jié)飽和蒸氣壓第三節(jié)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南本章主要介紹石油產(chǎn)品的蒸發(fā)性能。油品的蒸發(fā)性能主要通過(guò)餾程、飽和蒸氣壓和氣液比等指標(biāo)來(lái)評(píng)定,這些指標(biāo)可以用來(lái)預(yù)測(cè)汽油、噴氣燃料和柴油等內(nèi)燃機(jī)燃料能否正常燃燒及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況,判斷油品在貯運(yùn)中的蒸發(fā)損失傾向和著火安全性,以及為檢查工藝條件,控制產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能,直至為確定合理的原油加工方案等提供依據(jù)。學(xué)習(xí)指南通過(guò)本章知識(shí)的學(xué)習(xí),應(yīng)了解燃料油的使用要求,理解各評(píng)定指標(biāo)的基本概念;掌握各評(píng)定指標(biāo)的意義、測(cè)定方法和計(jì)算方法,形成單項(xiàng)測(cè)定的操作技能。通過(guò)本章知識(shí)的學(xué)習(xí),應(yīng)了解燃料油的使用要求,理解各評(píng)定指標(biāo)的
一、測(cè)定餾程的意義
1.餾程純液體物質(zhì)在一定溫度下具有恒定的蒸氣壓。溫度越高,蒸氣壓越大。當(dāng)飽和蒸氣壓與外界壓力相等時(shí),液體表面和內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象,這一溫度稱(chēng)為該液體物質(zhì)在此壓力下的沸點(diǎn)。通常所說(shuō)的沸點(diǎn)是指液體物質(zhì)在壓力為101.325kPa下的沸點(diǎn),又稱(chēng)為正常沸點(diǎn)。石油是一個(gè)沸點(diǎn)連續(xù)的多組分混合物。在外壓一定時(shí),油品的沸點(diǎn)圍范圍,稱(chēng)為沸程。油品在規(guī)定的條件下蒸餾,從初餾點(diǎn)到終餾點(diǎn)這一溫度范圍,叫做餾程。而在某一溫度范圍蒸出的餾出物,稱(chēng)為餾分,如汽油餾分、煤油餾分、柴油餾分及潤(rùn)滑油餾分等。溫一、測(cè)定餾程的意義度范圍窄的稱(chēng)為窄餾分,溫度范圍寬的稱(chēng)為寬餾分。
2.餾分組成石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定中餾出溫度與餾出體積分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù),稱(chēng)為餾分組成。例如,初餾點(diǎn),10%點(diǎn)、50%點(diǎn)、90%點(diǎn)和終餾點(diǎn)等,生產(chǎn)實(shí)際中常統(tǒng)稱(chēng)為餾程。餾分組成是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的主要指標(biāo)。
3.測(cè)定餾程的意義(1)餾程是判斷石油餾分組成,可作為建廠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(2)餾程是裝置生產(chǎn)操作控制的依據(jù)(3)根據(jù)餾程可以評(píng)定汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的蒸發(fā)性,判斷其使用性能。①10%餾出溫度可以判斷汽油中輕組分的含量,它反映度范圍窄的稱(chēng)為窄餾分,溫度范圍寬的稱(chēng)為寬餾分。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的低溫啟動(dòng)性能和形成氣阻的傾向。汽油規(guī)格中規(guī)定10%餾出溫度不能高于70℃,表4-1中列出汽油10%餾出溫度與保證汽油發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)的最低溫度之間關(guān)系。顯見(jiàn),汽油10%餾出溫度越低,越能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性。在相同的氣溫條件下,汽油10%餾出溫度越低,所需啟動(dòng)的時(shí)間越短,耗油越少(見(jiàn)表4-2)。②車(chē)用汽油的50%餾出溫度表示其平均蒸發(fā)性能,它影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的升溫時(shí)間和加速性能。規(guī)定車(chē)用汽油的50%餾出溫度不高于120℃。③車(chē)用汽油的90%餾出溫度表示表示其重質(zhì)組分的含量,它關(guān)系到燃料的燃燒完全性。一般,燃料90%餾出溫度低些好,我國(guó)規(guī)定車(chē)用汽油的90%餾出溫度不高于190℃。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的低溫啟動(dòng)性能和形成氣阻的傾向。汽油規(guī)格中規(guī)定④終餾點(diǎn)表示燃料中最重餾分的沸點(diǎn)。試驗(yàn)表明,使用終餾點(diǎn)為225℃的汽油,發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損比使用終餾點(diǎn)為200℃的汽油增大1倍、耗油量增加7%。我國(guó)規(guī)定車(chē)用汽油的終餾點(diǎn)不高于205℃。(4)評(píng)定車(chē)用柴油的蒸發(fā)性,判斷其使用性能車(chē)用柴油的餾程是保證其在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)迅速蒸發(fā)和燃燒的重要指標(biāo)。為保證良好的低溫啟動(dòng)性能,需要有一定的輕質(zhì)餾分,保證蒸發(fā)快,油氣混合均勻,燃燒狀態(tài)好,油耗少(見(jiàn)表4-3)。重餾分特別是碳鏈較長(zhǎng)的烷烴自燃點(diǎn)低,容易燃燒,但餾分組成過(guò)重,氣化困難,燃燒不完全,不僅油耗增大(表4-4),還易形成積炭,磨損發(fā)動(dòng)機(jī),縮短使用壽命。我國(guó)車(chē)用柴油指標(biāo)規(guī)定,50%餾出溫度不得高于300℃,90%餾出溫④終餾點(diǎn)表示燃料中最重餾分的沸點(diǎn)。試驗(yàn)表明,度不得高于355℃,95%的餾出溫度不高于365℃。
二、餾程測(cè)定方法概述
1.恩氏蒸餾測(cè)定汽油、噴氣燃料、溶劑油、煤油和車(chē)用柴油等輕質(zhì)石油產(chǎn)品的餾分組成可按照GB/T255-1977(1988)《石油產(chǎn)品餾測(cè)定法》(恩氏蒸餾)和GB/T6536-1997《石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行,該兩種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法適用于測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、溶劑油和輕質(zhì)石油產(chǎn)品的餾分組成。常用的恩氏蒸餾裝置見(jiàn)圖4-1。恩氏蒸餾測(cè)定時(shí),將100mL試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,按產(chǎn)品性質(zhì)不同,控制不同的蒸餾操作升溫速度。當(dāng)冷凝管流出第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度,稱(chēng)為初餾點(diǎn)。蒸餾過(guò)程中,烴類(lèi)分子按其相對(duì)揮發(fā)度由大到小的次序逐漸蒸出,隨度不得高于355℃,95%的餾出溫度不高于365℃。之,氣相溫度也逐漸升高,當(dāng)餾出物體積分?jǐn)?shù)為裝入試樣的10%、50%、90%時(shí),蒸餾瓶?jī)?nèi)的氣相溫度分別稱(chēng)之為10%、50%、90%餾出溫度。蒸餾過(guò)程中的最高氣相溫度,稱(chēng)為終餾點(diǎn)。蒸餾燒瓶底部最后一滴液體氣化的瞬間所測(cè)得的氣相溫度稱(chēng)為干點(diǎn),此時(shí)不考慮蒸餾燒瓶壁及溫度計(jì)上的任何液滴或液膜。由于終餾點(diǎn)一般在蒸餾燒瓶底部全部液體蒸發(fā)后才出現(xiàn),故與干點(diǎn)往往相同。初餾點(diǎn)到終點(diǎn)這一溫度范圍即稱(chēng)為餾程。蒸餾結(jié)束后,以裝入試樣量為100%減去餾出液體和殘留物的體積分?jǐn)?shù),所得之差值稱(chēng)為蒸發(fā)損失。生產(chǎn)實(shí)際中常稱(chēng)上述這套完整數(shù)據(jù)稱(chēng)為餾程,它是輕質(zhì)燃料油的質(zhì)量指標(biāo)。
GB/T6536-1997《石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法》其蒸餾裝置有手工蒸餾(采用噴燈加熱或電加熱)和自動(dòng)蒸餾,但有爭(zhēng)議之,氣相溫度也逐漸升高,當(dāng)餾出物體積分?jǐn)?shù)為裝入試樣的10%、時(shí),仲裁試驗(yàn)應(yīng)采用手工蒸餾。圖4-2為采用電加熱的手工蒸餾裝置總裝圖。與恩氏蒸餾相似,蒸餾測(cè)定時(shí)也是將100mL試樣在規(guī)定條件下進(jìn)行蒸餾,系統(tǒng)觀察溫度計(jì)讀數(shù)和冷凝液體積,再根據(jù)這些數(shù)據(jù),進(jìn)行計(jì)算和報(bào)告結(jié)果。測(cè)定時(shí)根據(jù)使用蒸餾儀器的不同,要求觀察記錄的回收體積分?jǐn)?shù)(量筒內(nèi)蒸餾所得冷凝液體占蒸餾油品的體積分?jǐn)?shù))和對(duì)應(yīng)溫度計(jì)讀數(shù)(回收溫度)的精確度也不同,手工蒸餾要求精確至0.5mL、0.5℃,自動(dòng)蒸餾要求精確至0.1mL、0.1℃。恩氏蒸餾測(cè)定操作簡(jiǎn)單、迅速,結(jié)果易重合,對(duì)評(píng)定石油產(chǎn)品特別是評(píng)定輕質(zhì)油品的使用性質(zhì),控制產(chǎn)品質(zhì)量和檢查操作條件等都有著重要的實(shí)際意義。時(shí),仲裁試驗(yàn)應(yīng)采用手工蒸餾。圖4-2為采用電加熱的手工蒸餾裝﹡2.減壓蒸餾減壓蒸餾是采用抽真空設(shè)施,利用各組分相對(duì)揮發(fā)度的不同,使混合物在低于正常沸點(diǎn)的情況下得到分離的過(guò)程。石油產(chǎn)品的減壓蒸餾按GB/T9168-1997《石油產(chǎn)品減壓蒸餾測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)適用于在常壓下蒸餾可能分解的石油產(chǎn)品,如燃料油、蠟油、重油等重質(zhì)餾分的餾程。換言之,適用于測(cè)定最高溫度達(dá)400℃時(shí),能部分或全部蒸發(fā)的石油產(chǎn)品的沸點(diǎn)范圍。測(cè)定時(shí)通常規(guī)定操作壓力嚴(yán)格控制為1.3kPa,對(duì)沸點(diǎn)超過(guò)500℃的重油產(chǎn)品,一般規(guī)定操作壓力控制為0.13kPa或0.27kPa。蒸餾時(shí)按規(guī)定收集多個(gè)窄餾分,記下對(duì)應(yīng)的餾出溫度,并用GB/T9168-1997中的附表或公式換算成常壓餾出溫度。﹡2.減壓蒸餾油品的餾程直接與黏度、蒸氣壓、熱值、平均相對(duì)分子質(zhì)量等性質(zhì)有關(guān),這些性質(zhì)是決定產(chǎn)品使用性質(zhì)的重要因素,因此減壓蒸餾可為油品生產(chǎn)確定合適進(jìn)料以及為有關(guān)工程計(jì)算提供依據(jù)。
﹡3.實(shí)沸點(diǎn)蒸餾原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是一套分離精確度較高的間歇式常減壓蒸餾裝置。蒸餾時(shí),將原油按沸點(diǎn)高低切割成多個(gè)窄餾分,由于其分餾精確度高,餾出溫度接近餾出物質(zhì)的真實(shí)沸點(diǎn),故稱(chēng)為實(shí)沸點(diǎn)(真沸點(diǎn))蒸餾。實(shí)沸點(diǎn)蒸餾裝置如圖4-3,精餾柱內(nèi)裝有分離能力相當(dāng)于17塊理論塔板的填料,頂部有回流,試驗(yàn)時(shí)控制餾出速度為3~5mL/min,每個(gè)窄餾分約占原油試樣質(zhì)量的3%。為避免原油受熱分解,操作分三段進(jìn)行,第一段在常壓下進(jìn)行(釜低油品的餾程直接與黏度、蒸氣壓、熱值、平均相對(duì)分子質(zhì)量等性質(zhì)有溫度不高于350℃),大約可蒸出200℃前的餾出物;第二段連接抽真空系統(tǒng),進(jìn)行減壓蒸餾,殘壓為1333Pa;第三段也在減壓下進(jìn)行,殘壓為667Pa。原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是原油評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一,因此,還要對(duì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)一步處理。例如,計(jì)算每個(gè)窄餾分的收率及總收率,計(jì)算特性因數(shù)及黏度指數(shù);測(cè)定每個(gè)窄餾分的性質(zhì)如密度、黏度、凝點(diǎn)、苯胺點(diǎn)、酸值、硫含量及折射率;測(cè)定不同深度的重油、渣油的產(chǎn)率和性質(zhì)。最后,用所得數(shù)據(jù)繪制原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線(xiàn)、性質(zhì)曲線(xiàn)及汽油、煤油、柴油的產(chǎn)率曲線(xiàn),見(jiàn)圖4-4、4-5、4-6。據(jù)此可以了解原油的餾分組成特性,為確定合理的產(chǎn)品方案和加工方案及進(jìn)行工藝計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。溫度不高于350℃),大約可蒸出200℃前的餾出物;第二段連
三、影響測(cè)定的主要因素
1.影響恩氏蒸餾測(cè)定的主要因素(1)試樣及餾出物量取溫度的一致性要求量取試樣、餾出物及殘留液體積時(shí),溫度要盡量保持一致,通常要求在20℃±3℃下進(jìn)行。(2)冷凝溫度的控制測(cè)定不同石油產(chǎn)品的餾程時(shí),冷凝器內(nèi)水溫控制要求不同。(3)加熱速度和餾出速度的控制標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定蒸餾汽油時(shí),從開(kāi)始加熱到初餾點(diǎn)的時(shí)間為5~10min;航空汽油,7~8min;噴氣燃料、煤油、車(chē)用柴油,10~15min;重質(zhì)燃料油或其他重質(zhì)油料,10~20min。餾出速度應(yīng)保持4~5mL/min(每10s約20~25滴)。當(dāng)總餾出量達(dá)90mL時(shí),需調(diào)整加熱速度,使3~5min內(nèi)達(dá)到干點(diǎn),否則會(huì)影響干點(diǎn)測(cè)定的準(zhǔn)確性。三、影響測(cè)定的主要因素
(4)蒸餾損失量的控制測(cè)定汽油時(shí),量筒的口部要用棉花塞住,減少餾出物的揮發(fā)損失,使其充分冷凝,同時(shí)還能避免冷凝管上凝結(jié)的水落入量筒內(nèi)。(5)石棉墊的選擇通常的考慮是,蒸餾終點(diǎn)的油品表面要高于加熱面。輕油大都要求測(cè)定終餾點(diǎn),為防止過(guò)熱可選擇較小的石棉墊:汽油用孔徑為φ30mm的石棉墊,煤油、車(chē)用柴油用孔徑為φ50mm的石棉墊。(6)試樣的脫水測(cè)定前必須對(duì)含水試樣進(jìn)行脫水處理,并加入沸石,以保證試驗(yàn)安全及測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
﹡2.影響減壓蒸餾測(cè)定的主要因素(1)試樣脫水蒸餾前必須脫水,并加入沸石或硅酮液,以防止試樣起泡沫,加熱后造成沖油現(xiàn)象,使試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。(4)蒸餾損失量的控制測(cè)定汽油時(shí),量筒的
(2)加強(qiáng)裝置密封裝置的各連接處都要涂硅潤(rùn)滑脂,保證連接緊密,以控制系統(tǒng)壓力穩(wěn)在規(guī)定絕對(duì)壓力的±1%以?xún)?nèi)。此外,選用的蒸餾燒瓶應(yīng)無(wú)氣泡、無(wú)裂痕,防止漏入空氣,穩(wěn)定系統(tǒng)壓力,避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。為減少試驗(yàn)失敗的可能性,只有經(jīng)偏振光試驗(yàn)證明不變形的的設(shè)備才可以使用。(3)控制蒸餾最高溫度蒸餾時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制液相最高溫度不能超過(guò)400℃,蒸氣溫度不能超過(guò)350℃,否則應(yīng)立即停止蒸餾。(4)嚴(yán)格按操作規(guī)程操作,防止試驗(yàn)失敗。
﹡3.實(shí)沸點(diǎn)蒸餾測(cè)定時(shí)注意事項(xiàng)。(1)控制蒸餾最高溫度,防止油品分解。(2)嚴(yán)格按操作規(guī)程操作,防止試驗(yàn)失敗。(3)正確使用真空泵,保證達(dá)到所要求的真空度。(2)加強(qiáng)裝置密封裝置的各連接處都要涂硅石油產(chǎn)品分析儀器展示圖4-7K45602型石油產(chǎn)品自動(dòng)蒸餾儀圖4-8BSY-104B型蒸餾測(cè)定器(雙聯(lián))石油產(chǎn)品分析儀器展示圖4-7K45602型石油產(chǎn)品自動(dòng)蒸一、測(cè)定飽和蒸氣壓的意義1.飽和蒸氣壓在一定的溫度下,氣液兩相處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力稱(chēng)為飽和蒸氣壓,簡(jiǎn)稱(chēng)蒸氣壓。2.影響飽和蒸氣壓的因素(1)溫度溫度升高,油品的蒸氣壓增大,溫度降低,油品的蒸氣壓減小。(2)物質(zhì)的種類(lèi)和組成在一定溫度下,油品的餾分越輕,越容易揮發(fā),蒸氣壓越大。3.測(cè)定飽和蒸氣壓的意義(1)評(píng)定汽油氣化性較高的蒸氣壓能保證汽油正常燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)快,效率高,油耗低。(2)判斷汽油在使用時(shí)有無(wú)形成阻的傾向蒸氣壓過(guò)高一、測(cè)定飽和蒸氣壓的意義容易使汽油在輸油管路中形成氣阻,使供油不足或中斷,造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低,甚至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如表4-5所示,隨著大氣溫度的升高,應(yīng)控制汽油保持較低的蒸氣壓,才能保證汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)不發(fā)生氣阻。我國(guó)對(duì)車(chē)用汽油的蒸氣壓按季節(jié)規(guī)定了不同指標(biāo),要求從9月16日至3月15日不大于88kPa,從3月16日至9月15日不大于74kPa。(3)估計(jì)汽油貯存和運(yùn)輸中的蒸發(fā)損失當(dāng)貯存、灌注及運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)燃料時(shí),油品含輕組分越多,蒸氣壓越大,蒸氣損失也越大,這不僅易造成油料損失,污染環(huán)境,而且還有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。
二、石油產(chǎn)品蒸氣壓測(cè)定方法概述GB/T8017-1987標(biāo)準(zhǔn)方法的蒸氣壓測(cè)定裝置由蒸汽壓測(cè)定器、壓力計(jì)和水浴三部分組成,測(cè)定器又分空氣室和汽油容易使汽油在輸油管路中形成氣阻,使供油不足或中斷,造成發(fā)動(dòng)機(jī)室,二者的體積比為(3.8~4.2)∶1,見(jiàn)圖4-10。兩種標(biāo)準(zhǔn)方法基本相同,其比較見(jiàn)表4-6。由于GB/T8017-1987標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定蒸氣壓前的空氣室溫度為37.8℃,與試驗(yàn)時(shí)溫度相等,故不再需要進(jìn)行壓力校正。三、影響測(cè)定的主要因素(1)壓力表的讀數(shù)及校正在讀數(shù)時(shí),必須保證壓力表處于垂直位置,要輕輕敲擊后再讀數(shù)。(2)試樣的空氣飽和必須按規(guī)定劇烈搖蕩盛放試樣的容器,使試樣與容器內(nèi)的空氣達(dá)到飽和,所測(cè)得的最大蒸氣壓才是雷德蒸氣壓。(3)檢查泄露在試驗(yàn)前和試驗(yàn)中,應(yīng)仔細(xì)檢查全部?jī)x器是否有漏油和漏氣現(xiàn)象,任何時(shí)候發(fā)現(xiàn)有漏油漏氣現(xiàn)象則舍棄試樣,用新試樣重做試驗(yàn)。室,二者的體積比為(3.8~4.2)∶1,見(jiàn)圖4-10。(4)取樣和試樣管理取樣和試樣的管理應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,避免試樣蒸發(fā)損失和輕微的組成變化,試驗(yàn)前絕不能把雷德蒸氣壓測(cè)定器的任何部件當(dāng)作試樣容器使用。如果要測(cè)定的項(xiàng)目較多,雷德蒸氣壓的測(cè)定應(yīng)是被分析試樣的第一個(gè)試驗(yàn),防止輕組分揮發(fā)。(5)儀器的沖洗按規(guī)定每次試驗(yàn)后必須徹底沖洗壓力表、空氣室和汽油室,以保證不含殘余試樣。(6)溫度控制儀器的安裝必須按標(biāo)準(zhǔn)方法中的要求準(zhǔn)確操作,不得超出規(guī)定的安裝時(shí)間,以確??諝馐液愣ㄔ?7.8℃;嚴(yán)格控制試樣溫度為0~1℃,測(cè)定水浴的溫度為37.8℃±0.1℃。(4)取樣和試樣管理取樣和試樣的管理應(yīng)嚴(yán)石油產(chǎn)品分析儀器展示圖3-11JSR0201型雷德法自動(dòng)蒸氣壓測(cè)定器圖3-12BSY-112型飽和蒸氣壓測(cè)定器石油產(chǎn)品分析儀器展示圖3-11JSR0201型雷德法一、石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)掌握輕質(zhì)石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定[GB/T255-1977(1988)]的方法和操作技能。(2)掌握輕質(zhì)石油產(chǎn)品餾程測(cè)定結(jié)果的修正與計(jì)算方法。2.儀器與試劑(1)儀器石油產(chǎn)品餾程測(cè)定器;秒表(1塊);噴燈或用帶自耦變壓器的電爐;溫度計(jì);量筒(100mL,1個(gè);10mL,1個(gè))。(2)試劑90號(hào)車(chē)用汽油、煤油或車(chē)用柴油。3.方法概要100mL試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,用專(zhuān)門(mén)儀器按產(chǎn)品性質(zhì)要求進(jìn)行蒸餾,系統(tǒng)觀察餾出液體積和餾出溫度,最后計(jì)一、石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定算出測(cè)定結(jié)果。4.準(zhǔn)備工作(1)試樣脫水若油品含水,試驗(yàn)前應(yīng)先加入新煅燒并冷卻的食鹽或無(wú)水氯化鈣進(jìn)行脫水處理,沉淀后方可取樣。(2)擦拭冷凝管蒸餾前,冷凝器的冷凝管要用纏在銅絲或鋁絲上的軟布擦試內(nèi)壁,除去上次蒸餾殘留下的液體。(3)安裝冷凝系統(tǒng)蒸餾汽油時(shí),將冷凝器的進(jìn)水支管套上帶夾子的橡皮管,然后將冰塊或雪裝入水槽,再裝上冷水浸過(guò)冷凝管。蒸餾時(shí)水槽中的溫度必須保持在0~5℃。說(shuō)明:缺乏冰雪時(shí),驗(yàn)收試驗(yàn)可以用冷水代替。但仲裁試驗(yàn)必須使用冰或雪。如果蒸餾溶劑油、噴氣燃料、煤油及其他石油產(chǎn)品時(shí),冷凝器的進(jìn)水和排水支管都要套上橡皮管,讓水經(jīng)過(guò)進(jìn)水支算出測(cè)定結(jié)果。管流入水槽,再經(jīng)排水支管流走,流出水的溫度要調(diào)節(jié)到不高于30℃。若蒸餾含蠟液體燃料(凝點(diǎn)高于-5℃)時(shí),需控制水溫在50~70℃間。(4)洗滌蒸餾燒瓶蒸餾燒瓶可以用輕質(zhì)汽油洗滌,再用空氣吹干。必要時(shí),用鉻酸洗滌液或堿洗液除去蒸餾燒瓶中的積炭。(5)量取試樣用清潔、干燥的100mL量筒量取100mL試樣,注入蒸餾燒瓶中,不要讓試樣流入蒸餾燒瓶的支管內(nèi)。量筒中試樣體積的按凹液面的下邊緣讀取,觀察時(shí)眼睛要與液面保持在同一水平面上。注入蒸餾燒瓶時(shí)試樣的溫應(yīng)為20℃±3℃。注意:在測(cè)定含蠟液體燃料時(shí),可適當(dāng)提高試樣溫度,使其管流入水槽,再經(jīng)排水支管流走,流出水的溫度要調(diào)節(jié)到不高于30在流動(dòng)狀態(tài)下量取,但要控制接受餾出物的溫度與量取試樣溫度一致。(6)安裝溫度計(jì)將插好溫度計(jì)的軟木塞,緊緊塞在盛有試樣的蒸餾燒瓶口內(nèi),使溫度計(jì)和蒸餾燒瓶的軸心線(xiàn)互相重合,并且使水銀球的上邊緣與支管焊接處的下邊緣處于同一平面。(7)安裝裝置裝有汽油或溶劑油的蒸餾燒瓶,要安裝在內(nèi)經(jīng)為φ30mm的石棉墊上;裝有煤油、噴氣燃料或車(chē)用柴油的蒸餾燒瓶要安裝在內(nèi)經(jīng)為φ50mm的石棉墊上;使之符合SH/T0121-1992《石油產(chǎn)品餾程測(cè)定技術(shù)條件》中有關(guān)規(guī)定。蒸餾燒瓶的支管用軟木塞與冷凝管的上端相緊密連接。支管插入冷凝管內(nèi)的長(zhǎng)度要達(dá)到25~40mm,但不要與冷凝管在流動(dòng)狀態(tài)下量取,但要控制接受餾出物的溫度與量取試樣溫度一致內(nèi)壁接觸。在軟木塞的連接處均涂上火棉膠之后,將上罩放在石棉墊上,把蒸餾燒瓶罩住。(8)安放接受器將量取過(guò)試樣的量筒(不需經(jīng)過(guò)干燥)放在冷凝管下面,并使冷凝管下端插入量筒中不少于25mm處(暫時(shí)互相不接觸),但不得低于100mL標(biāo)錢(qián)。量筒的口部要用棉花塞好,方可進(jìn)行蒸餾。蒸餾汽油時(shí),量筒要浸在裝有水的高型燒杯中,水面要高出量筒的100mL標(biāo)錢(qián),量筒的底部要壓有金屬壓載物,防止量筒浮起。在蒸餾過(guò)程中,高型燒杯中的水溫應(yīng)保持在20℃±3℃。5.試驗(yàn)步驟(1)點(diǎn)火加熱裝好儀器之后,先記錄大氣壓力,然后開(kāi)始對(duì)蒸餾燒瓶均勻加熱。內(nèi)壁接觸。在軟木塞的連接處均涂上火棉膠之后,將上罩放在石棉墊說(shuō)明:蒸餾汽油或溶劑油時(shí),從加熱開(kāi)始到冷凝管下端滴下第一滴餾出液所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為5~10min;蒸餾航空汽油時(shí),為7~8min;蒸餾噴氣燃料、煤油、車(chē)用柴油時(shí),為10~15min;蒸餾燃料油或其他重質(zhì)油料時(shí),為10~20min。(2)記錄初餾點(diǎn),控制蒸餾速度第一滴餾出液從冷凝管滴入量筒時(shí),記錄此時(shí)的溫度作為初餾點(diǎn)。然后移動(dòng)量筒使其內(nèi)壁接觸冷凝管末端,讓餾出液沿量筒內(nèi)壁流下。此后,蒸餾速度要均勻,每分鐘餾出4~5mL,此速度相當(dāng)于每10s餾出20~25滴。檢查蒸餾速度時(shí),可以移動(dòng)量筒使其內(nèi)壁與冷凝管末端離開(kāi)片刻。(3)記錄各餾分組成溫度在蒸餾過(guò)程中要及時(shí)記錄試樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所要求的內(nèi)容。①如果試樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求不同餾出體積分?jǐn)?shù)(如10%、說(shuō)明:蒸餾汽油或溶劑油時(shí),從加熱開(kāi)始到冷凝管下端滴下第一滴餾50%、90%等)的溫度,那么當(dāng)量筒中餾出液的體積達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所指定體積分?jǐn)?shù)時(shí),應(yīng)立即記錄餾出溫度。試驗(yàn)結(jié)束時(shí),溫度計(jì)的誤差,應(yīng)根據(jù)溫度計(jì)檢定證上的修正數(shù)進(jìn)行修證;餾出溫度受大氣壓力的影響,應(yīng)根據(jù)式3-1進(jìn)行修正。②如果試樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求在某溫度(例如100℃、200℃、250℃、270℃)時(shí)的餾出體積分?jǐn)?shù),那么當(dāng)蒸餾溫度達(dá)到相當(dāng)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所指定的溫度時(shí),要立即記錄量筒中的餾出液體積。注意:在這種情況下,溫度計(jì)的誤差,應(yīng)預(yù)先根據(jù)溫度計(jì)檢定證上的修正數(shù)進(jìn)行修正;餾出溫度受大氣壓力的影響,也應(yīng)預(yù)先按式4-1進(jìn)行修正。例如,蒸餾煤油時(shí),大氣壓力為96.6kPa,而溫度計(jì)在270℃的修正值為+1℃,即以269℃代替270℃。當(dāng)溫度計(jì)讀50%、90%等)的溫度,那么當(dāng)量筒中餾出液的體積達(dá)到技術(shù)標(biāo)數(shù)達(dá)到(270-1)-0.4875(101.3-96.6)=267℃時(shí),即可記錄量筒中餾出液體積。(4)蒸餾終點(diǎn)的控制在蒸餾汽油或溶劑油的過(guò)程中,當(dāng)量筒中的餾出液達(dá)到90mL時(shí),允許對(duì)加熱強(qiáng)度作最后一次調(diào)整,要求在3~5min內(nèi)達(dá)到干點(diǎn)。如要求終點(diǎn)而不要求干點(diǎn)時(shí),應(yīng)在2~4min內(nèi)達(dá)到終點(diǎn);在蒸餾噴氣燃料、煤油或車(chē)用柴油的過(guò)中,當(dāng)量筒中的液面達(dá)到95mL時(shí),不要改變加熱強(qiáng)度,并記錄從95mL到終點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間,如果這段時(shí)間超過(guò)3min,此次試驗(yàn)無(wú)效。蒸餾達(dá)到試樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的終點(diǎn)(如餾出95%、96%、97.5%、98%等)時(shí),除記錄餾出溫度外,應(yīng)同時(shí)停上加熱,讓餾出液流出5min,記錄量筒中的液體體積。數(shù)達(dá)到注意;蒸餾煤油時(shí),如果尚未達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的餾出98%時(shí),就已把試樣蒸干,再次試驗(yàn)則允許在餾出液達(dá)到97.5%時(shí)記錄餾出溫度并停止加熱,讓餾出液流出5min,記錄量筒中液體的體積。如果量筒中的液體體積小于98mL,應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)。如果試樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有干點(diǎn)溫度,那么對(duì)蒸餾燒瓶的加熱要達(dá)到溫度計(jì)的水銀柱停止上升而開(kāi)始下降時(shí)為止,同時(shí)記錄溫度計(jì)所指示的最高溫度作為干點(diǎn)。在停止加熱后,讓餾出液流出5min,再記錄量筒中液體的體積。說(shuō)明:蒸餾試驗(yàn)時(shí),體積和溫度讀數(shù)要分別精確到0.5mL和1℃。(5)測(cè)定殘留體積試驗(yàn)結(jié)束時(shí),取出上罩,讓蒸餾燒瓶冷卻5min后,從冷凝管卸下蒸餾燒瓶。卸下溫度計(jì)及瓶塞注意;蒸餾煤油時(shí),如果尚未達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的餾出98%時(shí),就之后,將蒸餾燒瓶中熱殘留物小心地倒入10mL量筒內(nèi),待量筒冷卻到20℃±3℃時(shí),記錄殘留物的體積。精確至0.1mL。
(6)計(jì)算蒸發(fā)損失試樣的體積(100mL)減去餾出液和殘留物的總體積所得之差,就是蒸餾損失。說(shuō)明:對(duì)于餾程不明的試樣,試驗(yàn)時(shí)要記錄下列的溫度:初餾點(diǎn),餾出體積分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和97%的溫度。當(dāng)試樣確定近似牌號(hào)之后,再按照該牌號(hào)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各項(xiàng)餾程要求,重新進(jìn)行餾程測(cè)定。
6.大氣壓力對(duì)餾出溫度影響的修正
當(dāng)實(shí)際大氣壓力超出100.0~102.6kPa的范圍時(shí),餾出溫度受大氣壓力的影響需要按式(4-1)、式(4-2)進(jìn)行修正:(4-1)之后,將蒸餾燒瓶中熱殘留物小心地倒入10mL量筒內(nèi),待量筒冷式中——餾出溫度修正常數(shù)(由表4-7查得),℃。7.精密度平行測(cè)定的兩個(gè)結(jié)果允許有如下的誤差:初餾點(diǎn),4℃;干點(diǎn),2℃;中間餾分,1mL;殘餾物0.2mL。8.報(bào)告試樣餾程用各餾程規(guī)定的平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值表示。二、車(chē)用汽油餾程的測(cè)定(略)
三、石油產(chǎn)品蒸氣壓的蒸餾測(cè)定(雷德法)(略)(4-2)溫度修正數(shù)也可以由式(4-3)來(lái)計(jì)算:(4-3)式中——餾出溫度修正常數(shù)(由表4-7查得),℃。(4-
第四章
油品蒸發(fā)性能的分析第四章油品蒸發(fā)性能的分析學(xué)習(xí)指南第一節(jié)餾程第二節(jié)飽和蒸氣壓第三節(jié)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南本章主要介紹石油產(chǎn)品的蒸發(fā)性能。油品的蒸發(fā)性能主要通過(guò)餾程、飽和蒸氣壓和氣液比等指標(biāo)來(lái)評(píng)定,這些指標(biāo)可以用來(lái)預(yù)測(cè)汽油、噴氣燃料和柴油等內(nèi)燃機(jī)燃料能否正常燃燒及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況,判斷油品在貯運(yùn)中的蒸發(fā)損失傾向和著火安全性,以及為檢查工藝條件,控制產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能,直至為確定合理的原油加工方案等提供依據(jù)。學(xué)習(xí)指南通過(guò)本章知識(shí)的學(xué)習(xí),應(yīng)了解燃料油的使用要求,理解各評(píng)定指標(biāo)的基本概念;掌握各評(píng)定指標(biāo)的意義、測(cè)定方法和計(jì)算方法,形成單項(xiàng)測(cè)定的操作技能。通過(guò)本章知識(shí)的學(xué)習(xí),應(yīng)了解燃料油的使用要求,理解各評(píng)定指標(biāo)的
一、測(cè)定餾程的意義
1.餾程純液體物質(zhì)在一定溫度下具有恒定的蒸氣壓。溫度越高,蒸氣壓越大。當(dāng)飽和蒸氣壓與外界壓力相等時(shí),液體表面和內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象,這一溫度稱(chēng)為該液體物質(zhì)在此壓力下的沸點(diǎn)。通常所說(shuō)的沸點(diǎn)是指液體物質(zhì)在壓力為101.325kPa下的沸點(diǎn),又稱(chēng)為正常沸點(diǎn)。石油是一個(gè)沸點(diǎn)連續(xù)的多組分混合物。在外壓一定時(shí),油品的沸點(diǎn)圍范圍,稱(chēng)為沸程。油品在規(guī)定的條件下蒸餾,從初餾點(diǎn)到終餾點(diǎn)這一溫度范圍,叫做餾程。而在某一溫度范圍蒸出的餾出物,稱(chēng)為餾分,如汽油餾分、煤油餾分、柴油餾分及潤(rùn)滑油餾分等。溫一、測(cè)定餾程的意義度范圍窄的稱(chēng)為窄餾分,溫度范圍寬的稱(chēng)為寬餾分。
2.餾分組成石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定中餾出溫度與餾出體積分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù),稱(chēng)為餾分組成。例如,初餾點(diǎn),10%點(diǎn)、50%點(diǎn)、90%點(diǎn)和終餾點(diǎn)等,生產(chǎn)實(shí)際中常統(tǒng)稱(chēng)為餾程。餾分組成是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的主要指標(biāo)。
3.測(cè)定餾程的意義(1)餾程是判斷石油餾分組成,可作為建廠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(2)餾程是裝置生產(chǎn)操作控制的依據(jù)(3)根據(jù)餾程可以評(píng)定汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的蒸發(fā)性,判斷其使用性能。①10%餾出溫度可以判斷汽油中輕組分的含量,它反映度范圍窄的稱(chēng)為窄餾分,溫度范圍寬的稱(chēng)為寬餾分。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的低溫啟動(dòng)性能和形成氣阻的傾向。汽油規(guī)格中規(guī)定10%餾出溫度不能高于70℃,表4-1中列出汽油10%餾出溫度與保證汽油發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)的最低溫度之間關(guān)系。顯見(jiàn),汽油10%餾出溫度越低,越能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性。在相同的氣溫條件下,汽油10%餾出溫度越低,所需啟動(dòng)的時(shí)間越短,耗油越少(見(jiàn)表4-2)。②車(chē)用汽油的50%餾出溫度表示其平均蒸發(fā)性能,它影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的升溫時(shí)間和加速性能。規(guī)定車(chē)用汽油的50%餾出溫度不高于120℃。③車(chē)用汽油的90%餾出溫度表示表示其重質(zhì)組分的含量,它關(guān)系到燃料的燃燒完全性。一般,燃料90%餾出溫度低些好,我國(guó)規(guī)定車(chē)用汽油的90%餾出溫度不高于190℃。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的低溫啟動(dòng)性能和形成氣阻的傾向。汽油規(guī)格中規(guī)定④終餾點(diǎn)表示燃料中最重餾分的沸點(diǎn)。試驗(yàn)表明,使用終餾點(diǎn)為225℃的汽油,發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損比使用終餾點(diǎn)為200℃的汽油增大1倍、耗油量增加7%。我國(guó)規(guī)定車(chē)用汽油的終餾點(diǎn)不高于205℃。(4)評(píng)定車(chē)用柴油的蒸發(fā)性,判斷其使用性能車(chē)用柴油的餾程是保證其在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)迅速蒸發(fā)和燃燒的重要指標(biāo)。為保證良好的低溫啟動(dòng)性能,需要有一定的輕質(zhì)餾分,保證蒸發(fā)快,油氣混合均勻,燃燒狀態(tài)好,油耗少(見(jiàn)表4-3)。重餾分特別是碳鏈較長(zhǎng)的烷烴自燃點(diǎn)低,容易燃燒,但餾分組成過(guò)重,氣化困難,燃燒不完全,不僅油耗增大(表4-4),還易形成積炭,磨損發(fā)動(dòng)機(jī),縮短使用壽命。我國(guó)車(chē)用柴油指標(biāo)規(guī)定,50%餾出溫度不得高于300℃,90%餾出溫④終餾點(diǎn)表示燃料中最重餾分的沸點(diǎn)。試驗(yàn)表明,度不得高于355℃,95%的餾出溫度不高于365℃。
二、餾程測(cè)定方法概述
1.恩氏蒸餾測(cè)定汽油、噴氣燃料、溶劑油、煤油和車(chē)用柴油等輕質(zhì)石油產(chǎn)品的餾分組成可按照GB/T255-1977(1988)《石油產(chǎn)品餾測(cè)定法》(恩氏蒸餾)和GB/T6536-1997《石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行,該兩種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法適用于測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、溶劑油和輕質(zhì)石油產(chǎn)品的餾分組成。常用的恩氏蒸餾裝置見(jiàn)圖4-1。恩氏蒸餾測(cè)定時(shí),將100mL試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,按產(chǎn)品性質(zhì)不同,控制不同的蒸餾操作升溫速度。當(dāng)冷凝管流出第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度,稱(chēng)為初餾點(diǎn)。蒸餾過(guò)程中,烴類(lèi)分子按其相對(duì)揮發(fā)度由大到小的次序逐漸蒸出,隨度不得高于355℃,95%的餾出溫度不高于365℃。之,氣相溫度也逐漸升高,當(dāng)餾出物體積分?jǐn)?shù)為裝入試樣的10%、50%、90%時(shí),蒸餾瓶?jī)?nèi)的氣相溫度分別稱(chēng)之為10%、50%、90%餾出溫度。蒸餾過(guò)程中的最高氣相溫度,稱(chēng)為終餾點(diǎn)。蒸餾燒瓶底部最后一滴液體氣化的瞬間所測(cè)得的氣相溫度稱(chēng)為干點(diǎn),此時(shí)不考慮蒸餾燒瓶壁及溫度計(jì)上的任何液滴或液膜。由于終餾點(diǎn)一般在蒸餾燒瓶底部全部液體蒸發(fā)后才出現(xiàn),故與干點(diǎn)往往相同。初餾點(diǎn)到終點(diǎn)這一溫度范圍即稱(chēng)為餾程。蒸餾結(jié)束后,以裝入試樣量為100%減去餾出液體和殘留物的體積分?jǐn)?shù),所得之差值稱(chēng)為蒸發(fā)損失。生產(chǎn)實(shí)際中常稱(chēng)上述這套完整數(shù)據(jù)稱(chēng)為餾程,它是輕質(zhì)燃料油的質(zhì)量指標(biāo)。
GB/T6536-1997《石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法》其蒸餾裝置有手工蒸餾(采用噴燈加熱或電加熱)和自動(dòng)蒸餾,但有爭(zhēng)議之,氣相溫度也逐漸升高,當(dāng)餾出物體積分?jǐn)?shù)為裝入試樣的10%、時(shí),仲裁試驗(yàn)應(yīng)采用手工蒸餾。圖4-2為采用電加熱的手工蒸餾裝置總裝圖。與恩氏蒸餾相似,蒸餾測(cè)定時(shí)也是將100mL試樣在規(guī)定條件下進(jìn)行蒸餾,系統(tǒng)觀察溫度計(jì)讀數(shù)和冷凝液體積,再根據(jù)這些數(shù)據(jù),進(jìn)行計(jì)算和報(bào)告結(jié)果。測(cè)定時(shí)根據(jù)使用蒸餾儀器的不同,要求觀察記錄的回收體積分?jǐn)?shù)(量筒內(nèi)蒸餾所得冷凝液體占蒸餾油品的體積分?jǐn)?shù))和對(duì)應(yīng)溫度計(jì)讀數(shù)(回收溫度)的精確度也不同,手工蒸餾要求精確至0.5mL、0.5℃,自動(dòng)蒸餾要求精確至0.1mL、0.1℃。恩氏蒸餾測(cè)定操作簡(jiǎn)單、迅速,結(jié)果易重合,對(duì)評(píng)定石油產(chǎn)品特別是評(píng)定輕質(zhì)油品的使用性質(zhì),控制產(chǎn)品質(zhì)量和檢查操作條件等都有著重要的實(shí)際意義。時(shí),仲裁試驗(yàn)應(yīng)采用手工蒸餾。圖4-2為采用電加熱的手工蒸餾裝﹡2.減壓蒸餾減壓蒸餾是采用抽真空設(shè)施,利用各組分相對(duì)揮發(fā)度的不同,使混合物在低于正常沸點(diǎn)的情況下得到分離的過(guò)程。石油產(chǎn)品的減壓蒸餾按GB/T9168-1997《石油產(chǎn)品減壓蒸餾測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)適用于在常壓下蒸餾可能分解的石油產(chǎn)品,如燃料油、蠟油、重油等重質(zhì)餾分的餾程。換言之,適用于測(cè)定最高溫度達(dá)400℃時(shí),能部分或全部蒸發(fā)的石油產(chǎn)品的沸點(diǎn)范圍。測(cè)定時(shí)通常規(guī)定操作壓力嚴(yán)格控制為1.3kPa,對(duì)沸點(diǎn)超過(guò)500℃的重油產(chǎn)品,一般規(guī)定操作壓力控制為0.13kPa或0.27kPa。蒸餾時(shí)按規(guī)定收集多個(gè)窄餾分,記下對(duì)應(yīng)的餾出溫度,并用GB/T9168-1997中的附表或公式換算成常壓餾出溫度。﹡2.減壓蒸餾油品的餾程直接與黏度、蒸氣壓、熱值、平均相對(duì)分子質(zhì)量等性質(zhì)有關(guān),這些性質(zhì)是決定產(chǎn)品使用性質(zhì)的重要因素,因此減壓蒸餾可為油品生產(chǎn)確定合適進(jìn)料以及為有關(guān)工程計(jì)算提供依據(jù)。
﹡3.實(shí)沸點(diǎn)蒸餾原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是一套分離精確度較高的間歇式常減壓蒸餾裝置。蒸餾時(shí),將原油按沸點(diǎn)高低切割成多個(gè)窄餾分,由于其分餾精確度高,餾出溫度接近餾出物質(zhì)的真實(shí)沸點(diǎn),故稱(chēng)為實(shí)沸點(diǎn)(真沸點(diǎn))蒸餾。實(shí)沸點(diǎn)蒸餾裝置如圖4-3,精餾柱內(nèi)裝有分離能力相當(dāng)于17塊理論塔板的填料,頂部有回流,試驗(yàn)時(shí)控制餾出速度為3~5mL/min,每個(gè)窄餾分約占原油試樣質(zhì)量的3%。為避免原油受熱分解,操作分三段進(jìn)行,第一段在常壓下進(jìn)行(釜低油品的餾程直接與黏度、蒸氣壓、熱值、平均相對(duì)分子質(zhì)量等性質(zhì)有溫度不高于350℃),大約可蒸出200℃前的餾出物;第二段連接抽真空系統(tǒng),進(jìn)行減壓蒸餾,殘壓為1333Pa;第三段也在減壓下進(jìn)行,殘壓為667Pa。原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是原油評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一,因此,還要對(duì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)一步處理。例如,計(jì)算每個(gè)窄餾分的收率及總收率,計(jì)算特性因數(shù)及黏度指數(shù);測(cè)定每個(gè)窄餾分的性質(zhì)如密度、黏度、凝點(diǎn)、苯胺點(diǎn)、酸值、硫含量及折射率;測(cè)定不同深度的重油、渣油的產(chǎn)率和性質(zhì)。最后,用所得數(shù)據(jù)繪制原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線(xiàn)、性質(zhì)曲線(xiàn)及汽油、煤油、柴油的產(chǎn)率曲線(xiàn),見(jiàn)圖4-4、4-5、4-6。據(jù)此可以了解原油的餾分組成特性,為確定合理的產(chǎn)品方案和加工方案及進(jìn)行工藝計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。溫度不高于350℃),大約可蒸出200℃前的餾出物;第二段連
三、影響測(cè)定的主要因素
1.影響恩氏蒸餾測(cè)定的主要因素(1)試樣及餾出物量取溫度的一致性要求量取試樣、餾出物及殘留液體積時(shí),溫度要盡量保持一致,通常要求在20℃±3℃下進(jìn)行。(2)冷凝溫度的控制測(cè)定不同石油產(chǎn)品的餾程時(shí),冷凝器內(nèi)水溫控制要求不同。(3)加熱速度和餾出速度的控制標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定蒸餾汽油時(shí),從開(kāi)始加熱到初餾點(diǎn)的時(shí)間為5~10min;航空汽油,7~8min;噴氣燃料、煤油、車(chē)用柴油,10~15min;重質(zhì)燃料油或其他重質(zhì)油料,10~20min。餾出速度應(yīng)保持4~5mL/min(每10s約20~25滴)。當(dāng)總餾出量達(dá)90mL時(shí),需調(diào)整加熱速度,使3~5min內(nèi)達(dá)到干點(diǎn),否則會(huì)影響干點(diǎn)測(cè)定的準(zhǔn)確性。三、影響測(cè)定的主要因素
(4)蒸餾損失量的控制測(cè)定汽油時(shí),量筒的口部要用棉花塞住,減少餾出物的揮發(fā)損失,使其充分冷凝,同時(shí)還能避免冷凝管上凝結(jié)的水落入量筒內(nèi)。(5)石棉墊的選擇通常的考慮是,蒸餾終點(diǎn)的油品表面要高于加熱面。輕油大都要求測(cè)定終餾點(diǎn),為防止過(guò)熱可選擇較小的石棉墊:汽油用孔徑為φ30mm的石棉墊,煤油、車(chē)用柴油用孔徑為φ50mm的石棉墊。(6)試樣的脫水測(cè)定前必須對(duì)含水試樣進(jìn)行脫水處理,并加入沸石,以保證試驗(yàn)安全及測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
﹡2.影響減壓蒸餾測(cè)定的主要因素(1)試樣脫水蒸餾前必須脫水,并加入沸石或硅酮液,以防止試樣起泡沫,加熱后造成沖油現(xiàn)象,使試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。(4)蒸餾損失量的控制測(cè)定汽油時(shí),量筒的
(2)加強(qiáng)裝置密封裝置的各連接處都要涂硅潤(rùn)滑脂,保證連接緊密,以控制系統(tǒng)壓力穩(wěn)在規(guī)定絕對(duì)壓力的±1%以?xún)?nèi)。此外,選用的蒸餾燒瓶應(yīng)無(wú)氣泡、無(wú)裂痕,防止漏入空氣,穩(wěn)定系統(tǒng)壓力,避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。為減少試驗(yàn)失敗的可能性,只有經(jīng)偏振光試驗(yàn)證明不變形的的設(shè)備才可以使用。(3)控制蒸餾最高溫度蒸餾時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制液相最高溫度不能超過(guò)400℃,蒸氣溫度不能超過(guò)350℃,否則應(yīng)立即停止蒸餾。(4)嚴(yán)格按操作規(guī)程操作,防止試驗(yàn)失敗。
﹡3.實(shí)沸點(diǎn)蒸餾測(cè)定時(shí)注意事項(xiàng)。(1)控制蒸餾最高溫度,防止油品分解。(2)嚴(yán)格按操作規(guī)程操作,防止試驗(yàn)失敗。(3)正確使用真空泵,保證達(dá)到所要求的真空度。(2)加強(qiáng)裝置密封裝置的各連接處都要涂硅石油產(chǎn)品分析儀器展示圖4-7K45602型石油產(chǎn)品自動(dòng)蒸餾儀圖4-8BSY-104B型蒸餾測(cè)定器(雙聯(lián))石油產(chǎn)品分析儀器展示圖4-7K45602型石油產(chǎn)品自動(dòng)蒸一、測(cè)定飽和蒸氣壓的意義1.飽和蒸氣壓在一定的溫度下,氣液兩相處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力稱(chēng)為飽和蒸氣壓,簡(jiǎn)稱(chēng)蒸氣壓。2.影響飽和蒸氣壓的因素(1)溫度溫度升高,油品的蒸氣壓增大,溫度降低,油品的蒸氣壓減小。(2)物質(zhì)的種類(lèi)和組成在一定溫度下,油品的餾分越輕,越容易揮發(fā),蒸氣壓越大。3.測(cè)定飽和蒸氣壓的意義(1)評(píng)定汽油氣化性較高的蒸氣壓能保證汽油正常燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)快,效率高,油耗低。(2)判斷汽油在使用時(shí)有無(wú)形成阻的傾向蒸氣壓過(guò)高一、測(cè)定飽和蒸氣壓的意義容易使汽油在輸油管路中形成氣阻,使供油不足或中斷,造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低,甚至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如表4-5所示,隨著大氣溫度的升高,應(yīng)控制汽油保持較低的蒸氣壓,才能保證汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)不發(fā)生氣阻。我國(guó)對(duì)車(chē)用汽油的蒸氣壓按季節(jié)規(guī)定了不同指標(biāo),要求從9月16日至3月15日不大于88kPa,從3月16日至9月15日不大于74kPa。(3)估計(jì)汽油貯存和運(yùn)輸中的蒸發(fā)損失當(dāng)貯存、灌注及運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)燃料時(shí),油品含輕組分越多,蒸氣壓越大,蒸氣損失也越大,這不僅易造成油料損失,污染環(huán)境,而且還有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。
二、石油產(chǎn)品蒸氣壓測(cè)定方法概述GB/T8017-1987標(biāo)準(zhǔn)方法的蒸氣壓測(cè)定裝置由蒸汽壓測(cè)定器、壓力計(jì)和水浴三部分組成,測(cè)定器又分空氣室和汽油容易使汽油在輸油管路中形成氣阻,使供油不足或中斷,造成發(fā)動(dòng)機(jī)室,二者的體積比為(3.8~4.2)∶1,見(jiàn)圖4-10。兩種標(biāo)準(zhǔn)方法基本相同,其比較見(jiàn)表4-6。由于GB/T8017-1987標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定蒸氣壓前的空氣室溫度為37.8℃,與試驗(yàn)時(shí)溫度相等,故不再需要進(jìn)行壓力校正。三、影響測(cè)定的主要因素(1)壓力表的讀數(shù)及校正在讀數(shù)時(shí),必須保證壓力表處于垂直位置,要輕輕敲擊后再讀數(shù)。(2)試樣的空氣飽和必須按規(guī)定劇烈搖蕩盛放試樣的容器,使試樣與容器內(nèi)的空氣達(dá)到飽和,所測(cè)得的最大蒸氣壓才是雷德蒸氣壓。(3)檢查泄露在試驗(yàn)前和試驗(yàn)中,應(yīng)仔細(xì)檢查全部?jī)x器是否有漏油和漏氣現(xiàn)象,任何時(shí)候發(fā)現(xiàn)有漏油漏氣現(xiàn)象則舍棄試樣,用新試樣重做試驗(yàn)。室,二者的體積比為(3.8~4.2)∶1,見(jiàn)圖4-10。(4)取樣和試樣管理取樣和試樣的管理應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,避免試樣蒸發(fā)損失和輕微的組成變化,試驗(yàn)前絕不能把雷德蒸氣壓測(cè)定器的任何部件當(dāng)作試樣容器使用。如果要測(cè)定的項(xiàng)目較多,雷德蒸氣壓的測(cè)定應(yīng)是被分析試樣的第一個(gè)試驗(yàn),防止輕組分揮發(fā)。(5)儀器的沖洗按規(guī)定每次試驗(yàn)后必須徹底沖洗壓力表、空氣室和汽油室,以保證不含殘余試樣。(6)溫度控制儀器的安裝必須按標(biāo)準(zhǔn)方法中的要求準(zhǔn)確操作,不得超出規(guī)定的安裝時(shí)間,以確??諝馐液愣ㄔ?7.8℃;嚴(yán)格控制試樣溫度為0~1℃,測(cè)定水浴的溫度為37.8℃±0.1℃。(4)取樣和試樣管理取樣和試樣的管理應(yīng)嚴(yán)石油產(chǎn)品分析儀器展示圖3-11JSR0201型雷德法自動(dòng)蒸氣壓測(cè)定器圖3-12BSY-112型飽和蒸氣壓測(cè)定器石油產(chǎn)品分析儀器展示圖3-11JSR0201型雷德法一、石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)掌握輕質(zhì)石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定[GB/T255-1977(1988)]的方法和操作技能。(2)掌握輕質(zhì)石油產(chǎn)品餾程測(cè)定結(jié)果的修正與計(jì)算方法。2.儀器與試劑(1)儀器石油產(chǎn)品餾程測(cè)定器;秒表(1塊);噴燈或用帶自耦變壓器的電爐;溫度計(jì);量筒(100mL,1個(gè);10mL,1個(gè))。(2)試劑90號(hào)車(chē)用汽油、煤油或車(chē)用柴油。3.方法概要100mL試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,用專(zhuān)門(mén)儀器按產(chǎn)品性質(zhì)要求進(jìn)行蒸餾,系統(tǒng)觀察餾出液體積和餾出溫度,最后計(jì)一、石油產(chǎn)品餾程的測(cè)定算出測(cè)定結(jié)果。4.準(zhǔn)備工作(1)試樣脫水若油品含水,試驗(yàn)前應(yīng)先加入新煅燒并冷卻的食鹽或無(wú)水氯化鈣進(jìn)行脫水處理,沉淀后方可取樣。(2)擦拭冷凝管蒸餾前,冷凝器的冷凝管要用纏在銅絲或鋁絲上的軟布擦試內(nèi)壁,除去上次蒸餾殘留下的液體。(3)安裝冷凝系統(tǒng)蒸餾汽油時(shí),將冷凝器的進(jìn)水支管套上帶夾子的橡皮管,然后將冰塊或雪裝入水槽,再裝上冷水浸過(guò)冷凝管。蒸餾時(shí)水槽中的溫度必須保持在0~5℃。說(shuō)明:缺乏冰雪時(shí),驗(yàn)收試驗(yàn)可以用冷水代替。但仲裁試驗(yàn)必須使用冰或雪。如果蒸餾溶劑油、噴氣燃料、煤油及其他石油產(chǎn)品時(shí),冷凝器的進(jìn)水和排水支管都要套上橡皮管,讓水經(jīng)過(guò)進(jìn)水支算出測(cè)定結(jié)果。管流入水槽,再經(jīng)排水支管流走,流出水的溫度要調(diào)節(jié)到不高于30℃。若蒸餾含蠟液體燃料(凝點(diǎn)高于-5℃)時(shí),需控制水溫在50~70℃間。(4)洗滌蒸餾燒瓶蒸餾燒瓶可以用輕質(zhì)汽油洗滌,再用空氣吹干。必要時(shí),用鉻酸洗滌液或堿洗液除去蒸餾燒瓶中的積炭。(5)量取試樣用清潔、干燥的100mL量筒量取100mL試樣,注入蒸餾燒瓶中,不要讓試樣流入蒸餾燒瓶的支管內(nèi)。量筒中試樣體積的按凹液面的下邊緣讀取,觀察時(shí)眼睛要與液面保持在同一水平面上。注入蒸餾燒瓶時(shí)試樣的溫應(yīng)為20℃±3℃。注意:在測(cè)定含蠟液體燃料時(shí),可適當(dāng)提高試樣溫度,使其管流入水槽,再經(jīng)排水支管流走,流出水的溫度要調(diào)節(jié)到不高于30在流動(dòng)狀態(tài)下量取,但要控制接受餾出物的溫度與量取試樣溫度一致。(6)安裝溫度計(jì)將插好溫度計(jì)的軟木塞,緊緊塞在盛有試樣的蒸餾燒瓶口內(nèi),使溫度計(jì)和蒸餾燒瓶的軸心線(xiàn)互相重合,并且使水銀球的上邊緣與支管焊接處的下邊緣處于同一平面。(7)安裝裝置裝有汽油或溶劑油的蒸餾燒瓶,要安裝在內(nèi)經(jīng)為φ30mm的石棉墊上;裝有煤油、噴氣燃料或車(chē)用柴油的蒸餾燒瓶要安裝在內(nèi)經(jīng)為φ50mm的石棉墊上;使之符合SH/T0121-1992《石油產(chǎn)品餾程測(cè)定技術(shù)條件》中有關(guān)規(guī)定。蒸餾燒瓶的支管用軟木塞與冷凝管的上端相緊密連接。支管插入冷凝管內(nèi)的長(zhǎng)度要達(dá)到25~40mm,但不要與冷凝管在流動(dòng)狀態(tài)下量取,但要控制接受餾出物的溫度與量取試樣溫度一致內(nèi)壁接觸。在軟木塞的連接處均涂上火棉膠之后,將上罩放在石棉墊上,把蒸餾燒瓶罩住。(8)安放接受器將量取過(guò)試樣的量筒(不需經(jīng)過(guò)干燥)放在冷凝管下面,并使冷凝管下端插入量筒中不少于25mm處(暫時(shí)互相不接觸),但不得低于100mL標(biāo)錢(qián)。量筒的口部要用棉花塞好,方可進(jìn)行蒸餾。蒸餾汽油時(shí),量筒要浸在裝有水的高型燒杯中,水面要高出量筒的100mL標(biāo)錢(qián),量筒的底部要壓有金屬壓載物,防止量筒浮起。在蒸餾過(guò)程中,高型燒杯中的水溫應(yīng)保持在20℃±3℃。5.試驗(yàn)步驟(1)點(diǎn)火加熱裝好儀器之后,先記錄大氣壓力,然后開(kāi)始對(duì)蒸餾燒瓶均勻加熱。內(nèi)壁接觸。在軟木塞的連接處均涂上火棉膠之后,將上罩放在石棉墊說(shuō)明:蒸餾汽油或溶劑油時(shí),從加熱開(kāi)始到冷凝管下端滴下第一滴餾出液所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為5~
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