汽油餾程試驗影響因素的探討

衛(wèi)功友

〔中國石化安徽石油分公司 安徽合肥 230009〕

汽油餾程試驗影響因素的探討

衛(wèi)功友

〔中國石化安徽石油分公司 安徽合肥 230009〕

對石油庫質檢室依 GB/T6536—2010 石油產(chǎn)品常壓蒸餾特性測定法進行餾程試驗，從儀器的準備、試驗過程的控制到數(shù)字修約和結果的報出過程中容易對結果產(chǎn)生影響的主要因素進行了分析，指出了測定餾程的意義和分析影響因素的必要性，根據(jù)多年的學習和實踐探索，闡發(fā)了減少試驗誤差，提高檢測水平和檢測結果的準確性及工作效率的具體措施，希望為油品檢驗質量提供幫助。

石油庫質檢室車用汽油餾程試驗影響因素分析

從事油品質檢的人員都知道，汽油的餾程試驗比較難掌握，仔細研讀GB/T 6536—2010石油產(chǎn)品常壓蒸餾特性測定法標準，不難看出，該方法從器材的選用、試驗條件的要求、過程的控制以及數(shù)字修約和結果的計算，環(huán)節(jié)多而復雜，因而影響試驗結果準確性的因素也較多。筆者長期從事石油產(chǎn)品的檢測和檢驗工作，在多年的學習和實踐中，經(jīng)過不斷探索和總結，在如何控制和避免這些因素的影響、規(guī)范試驗的操作方面有比較深刻的體會。因此，在此做一些分析探討，希望在控制試驗影響因素、規(guī)范試驗操作、提高工作效率和檢測結果的準確性等方面對大家有所幫助。

1 測定餾程的意義及分析影響因素的必要性

餾程是大多數(shù)液體石油產(chǎn)品質量的一項重要指標，從餾程可以了解油品的餾分組成、性質，對油品的生產(chǎn)、儲存、運輸和使用有著重要的指導意義，有助于更好地掌握油品的使用和安全性能。

汽油的產(chǎn)品標準里，無論是GB17930—2013《車用汽油》、GB18351—2015《車用乙醇汽油》還是GB/T22030—2015《車用乙醇汽油調合組分油》，都有餾程這項質量指標。因為餾程的重要性，該項指標被規(guī)定為入庫必驗項目，但是做一次完整的重復性試驗，加上準備和數(shù)據(jù)處理，大約需要140 min，而油品入庫驗收，無論是鐵路還是水路運輸，油品到達目的地后，由于需等待化驗結果出來之后卸車或卸船，時間短，任務重；而大多數(shù)從事這項工作的質檢室，以B、C級質檢室居多，由于需要倒班，當班的大多數(shù)是一個人，配置油入庫的檢測項目相對較少，如果是外采油入庫則需要全分析，除了部分A級項目在A級或準A級質檢室檢驗外，加上企業(yè)內部增測指標仍然有二十多項試驗要完成，既要盡快完成檢驗，又要確保結果的準確性，其難度不言而喻。因此，熟練、準確掌握每一個項目的操作技能是高效完成好質檢工作的基礎。正因為餾程項目的重要性，弄清蒸餾測定過程中的影響因素并有效控制對節(jié)約試驗時間、提高分析結果準確性是非常必要的。

2 餾程試驗過程的影響因素分析

2.1 儀器設備及附件對餾程測定的影響

按規(guī)定選擇好實驗器材，合理安排試驗順序，控制試驗的關鍵環(huán)節(jié)，既可以節(jié)約時間，也可以在很大程度上提高試驗的準確性。

(1)冷卻系統(tǒng)的影響。制冷系統(tǒng)應保持良好工作的狀態(tài)，實際工作中經(jīng)常會忽略對冷浴液位的檢查，導致在蒸餾過程中蒸發(fā)損失過大，回收體積、各個回收點的溫度讀數(shù)偏高；壓縮機工作狀態(tài)不良或不能制冷，將會影響油蒸氣的及時冷凝，造成蒸發(fā)損失過大，影響試驗結果。

(2)接收量筒后面照明燈光的影響。該燈應發(fā)光正常，否則會影響回收體積的判斷。

(3)接收量筒上方的防揮發(fā)密封蓋應當便于密封。試驗證明這是試驗過程中損耗過大的關鍵原因之一。

(4)加熱系統(tǒng)及支架或支板的影響。電爐應升降自如，否則會影響蒸餾燒瓶的垂直程度，從而影響溫度計的安裝和讀數(shù)。同時，電爐上方的支架或支板與蒸餾燒瓶底部的接觸程度非常關鍵，間隙過大影響蒸餾燒瓶和溫度計的垂直程度和整個裝置的穩(wěn)定性；接觸過于緊密，蒸餾燒瓶在高溫下受熱膨脹，會折斷蒸餾燒瓶支管。對此如不能及時發(fā)現(xiàn)，蒸餾出來的油蒸氣從折斷處溢出，在室溫下冷凝，液滴滴落到電爐上，很容易釀成火災。支板尺寸分A、B、C三類，支板尺寸不符合要求，將會影響加熱強度。

(5)捅條要有足夠的強度，不至于在操作中拉斷；所系的布條或棉花不能斷裂或脫落。如果棉花遺留在冷凝管內，會造成流速不能按要求控制、甚至堵塞，嚴重影響回收體積的判斷和相對應的溫度計讀數(shù)。

(6)蒸餾燒瓶應按規(guī)定選用，大小規(guī)格符合要求。蒸餾燒瓶要潔凈、干燥、無破損，其規(guī)格有A、B兩種，應謹慎選擇汽油適用的規(guī)格。

(7)餾程測定器的上方應設有通風裝置，試驗過程中揮發(fā)出的油蒸氣能夠及時徹底地排出，確保實驗室的環(huán)境不會對檢測人員的健康產(chǎn)生不良影響。

2.2 計量器具對檢測結果的影響

(1)試驗過程涉及到的計量器具應按規(guī)定送檢。使用檢定合格的計量器具是獲得準確檢測數(shù)據(jù)的前提條件。

(2)溫度計對檢測數(shù)據(jù)的影響。餾程試驗使用的是全浸式玻璃水銀溫度計，而實際使用的是局部浸入式，暴露在蒸餾燒瓶外的水銀柱會受到環(huán)境溫度的影響，產(chǎn)生一定的偏差，建議在溫度計檢定時提出按局浸式檢定，以消除因此而產(chǎn)生的誤差。

工作中應按規(guī)定選用溫度計；試驗后溫度計不能倒置，否則，容易造成水銀柱斷線。斷線將嚴重影響溫度計讀數(shù)或報廢；每次試驗前應當仔細檢查其完好性；注意對餾程溫度計的保養(yǎng)，經(jīng)常使用的溫度計，會在其下端聚集一些類似于膠質和瀝青質的物質，如不及時去除，會影響其傳熱效率，從而影響溫度讀數(shù)。

(3)100 mL量筒要求刻度清晰，其準確與否，直接關系到樣品的裝樣體積；用于確定殘留量的5 mL量筒同樣如此，關系到試驗后期殘留量的量取，涉及到蒸發(fā)損失的計算，二者均對試驗結果的準確性產(chǎn)生影響。

2.3 試驗前的準備對試驗過程的影響

提前開機預冷接收器冷浴的準備、樣品恒溫至規(guī)定的溫度等試驗前的準備工作是關系到整個試驗過程能否符合標準要求和順利進行的關鍵；準備充分既節(jié)約試驗時間，也使試驗結果的準確性得以保證。

(1)認真記錄試驗時的環(huán)境條件，如室溫、大氣壓力等，室溫決定是否需要冷浴，大氣壓力直接參與試驗結果修正。可以在試驗加熱過程中適當時機進行記錄而不需要另外占用試驗時間。

(2)選擇好試驗所需的各種器材。有目的的選擇好所需器材，會有利于試驗的順利進行，從而為減少蒸發(fā)損失、提高結果的準確性打好基礎。

(3)溫度計安裝位置非常關鍵，安裝位置偏高試驗結果會偏低，安裝位置偏低，試驗結果會偏高。

溫度計毛細管最下端與蒸餾燒瓶支管內側的下部在同一水平線上是正常位置。圖1是三種類型溫度計在蒸餾燒瓶中的位置，圖2是溫度計三種不同位置的比較。

圖1 三種類型的溫度計在蒸餾燒瓶中的位置

圖2 溫度計在蒸餾瓶中的不同位置

表1為同一溫度計不同位置對同一種油品相同條件下測量測量結果的影響。表1證明了溫度計插入位置偏低測定結果明顯偏高，插入位置偏高結果明顯偏低。具體情況見表1。

表1 同一溫度計在不同位置對同一種油品(樣品1)相同條件下測量結果的影響

(4)接收器的冷浴和溫度浴。環(huán)境溫度在20℃以上不使用冷浴，13℃以下必須使用溫度浴。表2、表3是不同季節(jié)分別對兩組樣品在使用冷浴和不使用冷浴情況下測得的試驗數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，20℃以上不使用冷浴，回收的油品在環(huán)境高溫影響下受熱體積膨脹，導致結果偏低，13℃以下不使用溫度浴，回收的油品受冷環(huán)境低溫影響體積收縮，從而導致結果偏高。

表2 樣品2在29℃下測量結果2015年8月29日

表3 樣品3在1℃下測量結果2015年12月31日

(5)樣品前處理和樣品轉移對試驗結果的影響。①樣品貯存溫度應在10℃以下，量取100 mL樣品時的溫度盡量和接收量筒浴溫差盡可能小。溫度對油品體積的影響是顯而易見的。②樣品量取后要盡快倒入蒸餾燒瓶內，并用插有溫度計的塞子塞緊(事先調整好溫度計在蒸餾燒瓶中的位置)，直接安裝于測定器上，防止油蒸氣揮發(fā)損失。

2.4 溫度傳感器使用時對結果的影響

溫度傳感器可以分別在不同的蒸餾程序中自動控制蒸餾溫度，給試驗操作帶來方便，但與手動溫度計測量結果所受外界因素的影響基本相同。但現(xiàn)在仲裁試驗仍使用手動儀器，因為數(shù)據(jù)的準確性依賴于手動儀器，但在某些方面的影響還是有一定差異的。

(1)正確選擇試驗程序。在汽油餾程試驗中，有兩個蒸餾程序可選，蒸餾程序1和2，選擇不同的程序對結果產(chǎn)生的影響不大，但對重復性計算有一定的影響。因為程序1和程序2所采用的重復性計算公式迥然不同。

(2)每間隔不超過3個月需要進行校驗(一般采取和手動儀器比較)，每年應按照期間核查規(guī)程對其進行核查，防止產(chǎn)生數(shù)據(jù)漂移，影響結果。

(3)定期維護儀器參數(shù)，防止誤操作和人為修改儀器的設置參數(shù)；對檢定后的溫度傳感器和大氣壓修正值及時在系統(tǒng)內更新。

(4)溫度傳感器的插入位置和手動操作中溫度計的安裝位置一樣，對結果產(chǎn)生的影響也是一致的。使用自動儀器時，溫度傳感器的溫度探頭安裝位置如3圖所示。

圖3 溫度傳感器溫度探頭在蒸餾燒瓶支管的放置位置

2.5 加熱強度的控制對試驗結果的影響

加熱強度的控制通過調整電壓來完成。

(1)試驗初期。確保開始加熱到初餾點的時間在5～10 min內，加熱電壓的調整應逐步增大，防止出現(xiàn)突沸。一旦發(fā)生突沸，回收體積將很難判斷，以至溫度讀數(shù)不準確。為防止突沸，可適當加入少量沸石(量大會粘附部分樣品，影響殘留量的測量)。

(2)試驗中期。保證試驗過程按照標準規(guī)定的要求進行，保持蒸餾速率均勻平穩(wěn)，控制加熱強度是保障數(shù)據(jù)準確的重點。餾出量按照4～5 mL/min的速率要求，用秒表計時，控制到每毫升12～15s，當每毫升達到14s時，應立即適當調高電壓值，待每毫升達到15s時再調整電壓就已經(jīng)晚了。因為電壓值調到整實際功率增大、加熱強度增強，再把熱能傳遞給被加熱的樣品需要一段時間,當然，每臺設備的控制條件可能不同，需要使用者自己摸索一個合適的操作條件。

(3)試驗后期。加熱強度的控制更加關鍵，標準規(guī)定蒸餾燒瓶中5 mL殘留物到終餾點的時間不超過5 min，此時一般需要加大加熱強度，并維持到終餾點出現(xiàn)一段時間后結束。5 mL殘留物的確定：冷凝管內樣品的動態(tài)滯留量約為1.5 mL,如果輕組分損失為1 mL，則燒瓶中5 mL的殘留量可認為對應于接收量筒內92.5 mL的量。這個量需要根據(jù)實際的輕組分損失進行修正，也可以根據(jù)前一次同一樣品的損失來確定。從這個回收百分數(shù)開始計時，到終餾點時間不能超過5 min；對于終餾點不合格的樣品這樣的方法非常實用，且結果比較準確，一般需要做三次試驗，第一次僅僅作為參考。

(4)終餾點判斷的準確與否直接影響到試驗結果的準確性。在觀察終餾點時，往往會先看到干點，此時蒸餾燒瓶的頸部和支管附近有白霧狀的蒸氣冷凝物籠罩在感溫裝置之上，接近終餾點時蒸氣溫度上升速率開始下降并逐漸趨于平穩(wěn)，一旦達到終餾點，蒸氣溫度會逐漸下降，通常會記錄這個轉折點作為終餾點；而有的試驗在觀察終餾點時，在蒸氣溫度下降過程中又反彈上升，這種升降的反復循環(huán)有時會出現(xiàn)幾次，很多時候為了趕時間，這種現(xiàn)象很少觀察到，而誤把第一次轉折點作為終餾點；出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因多是后期調整加熱強度過強所造成的，需重新試驗找出準確的終餾點。

3 影響試驗時間的主要因素

3.1 試驗準備工作對試驗時間的影響

應養(yǎng)成良好的習慣，每次試驗都按照自己擬定的順序，按部就班地進行試驗器材的選用，這樣試驗時才不至于手忙腳亂，丟三落四，延誤試驗時間，甚至于影響試驗結果。

3.2 數(shù)字修約和蒸發(fā)溫度的計算

數(shù)據(jù)修約。按照2012年的質檢技術比武規(guī)則，大氣壓力表使用動槽式水銀壓差計，修正值的計算除了儀器本身的視值誤差修正外，還要進行緯度和重力修正，既耗時又繁瑣，平時工作中，可以選用2006年質檢技術比武的修正規(guī)則，兩種修正的結果幾乎一致。

在餾程試驗中，蒸發(fā)溫度的計算往往耗費很多時間，需要運用蒸發(fā)損失、殘留量等數(shù)據(jù)和蒸發(fā)溫度計算公式進行計算。合理地選擇結果報出方式，可以減少運算時間。

(1)下列情況可以直接采用回收溫度而無需進行蒸發(fā)溫度的計算：①平時的儀器校驗、新購進儀器的驗收；②實驗室的質量控制(如期間核查等)；③實驗室之間的數(shù)據(jù)比對和結果驗證；④產(chǎn)品的入庫驗收，當檢測結果小于等于產(chǎn)品的質量指標時；⑤管輸油品的回摻檢驗等。

(2)當需要對產(chǎn)品進行合格與否的判定時可以分兩種情況，區(qū)別對待：①當檢測結果超出該產(chǎn)品的質量指標時，應當按照蒸發(fā)溫度計算并報出結果；②當檢測結果小于等于該產(chǎn)品的質量指標時，可直接采用回收溫度。

(3)對蒸發(fā)溫度計算公式的理解：①針對上述觀點，可以從以下方面加以解釋和說明。要準確理解蒸發(fā)溫度計算公式，必須先弄清回收溫度、蒸發(fā)溫度、回收百分數(shù)、蒸發(fā)百分數(shù)、損失百分數(shù)、總回收百分數(shù)、終餾點對應的回收百分數(shù)和殘留量等幾個重要的概念；②對蒸發(fā)溫度計算公式的解析：

方法中蒸發(fā)溫度的計算公式(1)

T=TL+(TH-TL)(R-RL)/(RRH-RL)(1)

弄清楚里面每一個字母的含義，尤其是R的含義比較抽象，在日常工作的交流中得知，很多人對此一知半解，所以計算時只能死記硬背的照搬照套公式，條件稍有變化，很容易出錯。仔細分析上述公式，其實R就是回收百分數(shù)，RH-，是與規(guī)定的蒸發(fā)百分數(shù)相對應的回收百分數(shù)，假如規(guī)定的蒸發(fā)百分數(shù)是50%，蒸發(fā)損失是1%，那么R所對應的回收百分數(shù)就是49%，再對照上述公式的注釋說明，RH和RL的含義便不難理解了，至于這個蒸發(fā)溫度的計算公式，實質就是一個內插法的計算公式：

這和前面的公式是一樣的，通過這個公式，很容易理解，T的數(shù)值是永遠不可能大于TH的，所以，3.1和3.2條里的情況，在實際運用中不會有任何問題。

在LIMS系統(tǒng)里所有的有關汽油餾程方面的數(shù)據(jù)均為蒸發(fā)溫度，在平時的汽油餾程檢驗中，提供的檢測數(shù)據(jù)也是蒸發(fā)溫度，GB/T6536方法標準規(guī)定，試驗結果必須報蒸發(fā)溫度的是0組和1組樣品，而且蒸發(fā)損失一般都大于2%，其實，這兩組樣品在實際工作中接觸到的很少。被測樣品所屬組別的特性見表4。

表4 組別特性

根據(jù)油品組別的特性不難看出，平時所接觸的樣品中，蒸氣壓一般都小于65.5 kPa，屬于二組特性，仔細分析GB/6536試驗方法標準，可以發(fā)現(xiàn)，如果在報告中加以說明，使用回收溫度報出結果也是方法所允許的；同時重復性采用回收溫度進行計算也就合情合理了。2012年油品分析工技術比武中，雖然結果報出的是蒸發(fā)溫度，但重復性計算使用的還是回收溫度。

通過對以上操作和計算步驟和原理的深入了解，將有助于熟悉操作技術，統(tǒng)籌安排試驗程序和操作步驟，達到合理節(jié)約時間的目的。

4 結束語

在汽油的餾程試驗中，合理計劃和安排試驗過程的先后順序，嚴格控制好每一個容易產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)，在標準規(guī)定和允許的范圍內，合理地簡化結果的報出，可以達到在保證結果準確度的前提下提高工作效率的目的。

2017-02-17。

衛(wèi)功友(1968)，男，大專，高級技師，現(xiàn)從事石油產(chǎn)品檢驗檢測工作。