油品調(diào)合對閃點(diǎn)的影響及其測量不確定度分析

張 森 許愛華* 馮忠彬 陳 浩 李鋒麗 于 萍張會芝 任安霞 郭 波

（1.山東省計(jì)量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014；2.山東方宇潤滑油有限公司，淄博 255400；3.山東三方聯(lián)檢檢測技術(shù)有限公司，菏澤 274000）

1 前言

當(dāng)前，石油化工行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支持產(chǎn)業(yè)。石化產(chǎn)品品種繁多，而如何高產(chǎn)高效、經(jīng)濟(jì)節(jié)約地生產(chǎn)產(chǎn)品是每個(gè)企業(yè)所追求的目標(biāo)。企業(yè)要突破經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的障礙，在較少的生產(chǎn)裝置中生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，或在條件不足的情況下生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，就需要對大多數(shù)石化產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)合。此外，在油品存儲運(yùn)輸過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，也可以根據(jù)研究找出調(diào)合比例，將油品調(diào)合使其合格?？傊{(diào)合是石化企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的重要工序之一，也是提高產(chǎn)品質(zhì)量等級，改善油品使用性能，使企業(yè)獲得較大經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)［1］。

石化產(chǎn)品的質(zhì)量不僅關(guān)系到國際貿(mào)易、安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，也和我們生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。其中，石化產(chǎn)品的閃點(diǎn)是一項(xiàng)重要的檢測指標(biāo)，其反映著石化產(chǎn)品的安全性［2］和石化產(chǎn)品的質(zhì)量［3］，在油品貯存、運(yùn)輸、使用中火災(zāi)危險(xiǎn)評判和安全評定等方面有重要的應(yīng)用。閃點(diǎn)值的測定是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，標(biāo)準(zhǔn)火焰劃過試樣表面，能夠?qū)⒃嚇訐]發(fā)出的蒸汽引燃，并且火焰可蔓延至整個(gè)試樣的表面的最低溫度，經(jīng)修正到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓后報(bào)出結(jié)果［4］。

在油品的調(diào)合過程中，除了個(gè)別添加劑調(diào)合外，基本是液液體系相互混勻的均相調(diào)合。各組分的性質(zhì)會影響調(diào)合油品的性質(zhì)，一般分為線性調(diào)合和非線性調(diào)合。對于元素含量、酸值、殘?zhí)?、餾程等指標(biāo)，調(diào)合油品的性質(zhì)等于各組分性質(zhì)按比例的加和即為線性調(diào)合。對于蒸氣壓、粘度、冷濾點(diǎn)、傾點(diǎn)等指標(biāo)，調(diào)合油品的性質(zhì)不符合線性調(diào)合的加和規(guī)律，即為非線性調(diào)合。當(dāng)前，眾多學(xué)者都在油品調(diào)合上做了較深入的研究，對企業(yè)生產(chǎn)有良好的指導(dǎo)作用。根據(jù)這些研究，選擇合適準(zhǔn)確的計(jì)算方法可以在一定程度上替代小試試驗(yàn)，縮短調(diào)合周期，提高工作效率。例如油品調(diào)合閃點(diǎn)的計(jì)算方法就有很多［5-9］，如公式1［1］、2［10］、3［5］等。公式1 適用于油品閃點(diǎn)在（30～150）℃的計(jì)算，不適用于輕質(zhì)油品；公式2 適用于潤滑油閃點(diǎn)；公式3 適用于兩種油品的調(diào)合。調(diào)合油閃點(diǎn)計(jì)算常數(shù)F 見表1。

式中：t，X——調(diào)合油閃點(diǎn)，℃；ti——調(diào)合組分閃點(diǎn)，℃；Vi——調(diào)合組分體積分?jǐn)?shù)；P1——高閃點(diǎn)油所占質(zhì)量百分比，%；T1——高閃點(diǎn)油的閃點(diǎn)，℃；P2——低閃點(diǎn)油所占質(zhì)量百分比，%；T2——低閃點(diǎn)油的閃點(diǎn)，℃；F——常數(shù)。

表1 調(diào)合油閃點(diǎn)計(jì)算常數(shù)F 表［5］

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器及材料

克利夫蘭開口杯法閃點(diǎn)測定儀，型號SYA-3536；賓斯基-馬丁閉口杯法閃點(diǎn)測定儀，型號DSY-002A；22#白油、5#白油、15#白油、10#白油、W40 潤滑油、W80 潤滑油。

2.2 測試方法

開口閃點(diǎn)的測定是將試樣裝入油杯至規(guī)定刻線，先以一定速度快速升高油樣溫度，當(dāng)接近油樣預(yù)設(shè)閃點(diǎn)時(shí)，將升溫速率降下，緩慢勻速升溫；到達(dá)預(yù)期閃點(diǎn)前某一溫度開始，在規(guī)定的溫度間隔用規(guī)定的試驗(yàn)火苗掃過試驗(yàn)杯，使試驗(yàn)火焰引起試樣液面上部蒸汽閃火時(shí)最低溫度作為試樣開口閃點(diǎn)值。

閉口閃點(diǎn)的測定是將試樣裝入油杯至規(guī)定刻線，在連續(xù)攪拌情況下緩慢勻速加熱試樣，到達(dá)預(yù)期閃點(diǎn)前某一溫度開始，暫停攪拌，在規(guī)定的溫度間隔下用規(guī)定的試驗(yàn)火苗引入試驗(yàn)杯，使試驗(yàn)火焰引起試樣液面上部蒸汽閃火時(shí)最低溫度作為試樣閉口閃點(diǎn)值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行調(diào)合，測量其閉口閃點(diǎn)值；將22#白油和5#白油、15#白油和10#白油按一定比例進(jìn)行調(diào)合，測量其開口閃點(diǎn)值，得到結(jié)果如圖1、圖2、圖3 所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果規(guī)律性較為明顯。圖1 利用公式2 計(jì)算油品調(diào)合預(yù)測值，圖2 和圖3 利用公式3 計(jì)算油品調(diào)合預(yù)測值，可以看出所提經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式匹配度不高，是因?yàn)槭彤a(chǎn)品復(fù)雜多變，具體油品還需具體實(shí)際測定，各種計(jì)算公式適用條件不同，且計(jì)算結(jié)果和實(shí)際調(diào)合測量值有一定的誤差，使用者需進(jìn)行辨別。

圖1 W40 潤滑油和W80 潤滑油調(diào)合比例及閉口閃點(diǎn)圖

系列1 為實(shí)測值，系列2 為根據(jù)公式2 計(jì)算的油品調(diào)合預(yù)測值

畜禽站設(shè)備設(shè)施落后，環(huán)境和條件簡陋，除必備品外，沒有先進(jìn)設(shè)備，許多畜牧獸醫(yī)站缺少冰箱。顯微鏡等設(shè)備，動物診斷疾病手段落后，無法確保動物疫病工作能夠被有效診治。

3.1 調(diào)合油品閃點(diǎn)測定

通過將W40 潤滑油和W80 潤滑油按一定比例

圖2 22#白油和5#白油調(diào)合比例及開口閃點(diǎn)圖

系列1 為實(shí)測值，系列2 為根據(jù)公式3 計(jì)算的油品調(diào)合預(yù)測值

圖3 15#白油和10#白油調(diào)合比例及開口閃點(diǎn)圖

系列1 為實(shí)測值，系列2 為根據(jù)公式3 計(jì)算的油品調(diào)合預(yù)測值

3.2 閃點(diǎn)測量不確定度分析

3.2.1 測量模型

以22#白油和5#白油按5：5 比例調(diào)合開口閃點(diǎn)測量為例，按照公式4 將觀察到的閃點(diǎn)修正到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101.3 kPa）。

3.2.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式：

3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

3.2.3.1 測量重復(fù)性引入的不確定度u1

在試驗(yàn)時(shí)測量兩次，結(jié)果分別為161 ℃和163 ℃，平均值為162 ℃，按極差法計(jì)算重復(fù)性，則

3.2.3.2 溫度計(jì)修正引入的不確定度u2

溫度計(jì)修正值不確定度較小，忽略不計(jì)，溫度計(jì)最大允差1.0 ℃，按均勻分布，則0.58 ℃。

3.2.3.3 點(diǎn)火時(shí)間間隔引入的不確定度u3

根據(jù)GB/T 3536-2008［11］中規(guī)定，在預(yù)期閃點(diǎn)前至少23 ℃±5 ℃時(shí)，開始用試驗(yàn)火焰掃劃，溫度每升高2 ℃掃劃一次。當(dāng)點(diǎn)火溫度間隔不同時(shí)，由此引入的不確定度分量也會有明顯差異。因此，按均勻分布，則

3.2.3.4 數(shù)字修約引入的不確定度u4

3.2.3.5 壓力表校準(zhǔn)引入的不確定度u5

3.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)3.2.2 中合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度公式，則：

3.2.5 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則有U=kuc=2×1.5=3 ℃。

3.2.5 結(jié)果表達(dá)

22#白油和5#白油按5：5 比例調(diào)合后，開口閃點(diǎn)值為（162±3）℃，包含因子k=2。

4 結(jié)論

通過油品調(diào)合可以改變油品性質(zhì)，提高油品質(zhì)量等級，改善油品使用性能。按照不同比例對幾種油品進(jìn)行調(diào)合及閃點(diǎn)值測定，選擇其中一例進(jìn)行測試，并對其測量不確定度進(jìn)行了分析，能夠?yàn)橛推氛{(diào)合及閃點(diǎn)測試提供參考。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在使用經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，應(yīng)注意公式適用范圍，具體油品還需具體分析測試，不可一味套用。