石油产品中残炭测定实验的教学改革.pdf

第 4 3卷第 4期 2 0 1 4年 4月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o ] ． 4 3．N 0 ． 4 A p r i l ，2 0 1 4 石油产 品中残炭测定实验的教学改革 文 萍，孙卓辉，李庶峰，沐宝泉 ，李 传 中国石油大学 华东 化学 lI 程学院，山东 青岛 2 6 6 5 5 5 摘 要论文针对中国石油大学化学综合实验中残炭测定项 目进行教学改革。选取燃料油和渣油为原料， 对石油产品进行四组分的分离，将原料分为饱和分 、 芳香分 、胶质和正庚烷沥青质。用自动微量残炭仪测定原 料及各组分的胶质、沥青质中的残炭，研究残炭在石油产品组分中的分布。结果表明石油产品中的残炭主要 来源于样品中的胶质和沥青质。自动微量残炭测定法适合测定油品组分中的残炭。 关键词残炭；微量法；石油产品；组分 中图分类号O 6 5 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 4 0 4 0 5 0 9 0 3 Te a c hi ng Re f o r ma t i on o f De t e r m i na t i o n Ex pe r i m e nt o f Ca r bo n Re s i due i n Pe t r o l e um Pr o duc t s W E NP i n g ， S U NZ h u o h u i ， L I S h u - f e n g , MUB a o q u a n ， L I C h u a n C o l l e g e o f c h e mi c a l E n g i n e e r i n g ， C h i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m， S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ，C h i n a Ab s t r a c t T e a c h i n g r e f o r m a t i o n o f d e t e r mi n a t i o n e x p e r i me n t o f c a r b o n r e s i d u e i n p e t r o l e u m p r o d u c t s wa s c a r r i e d o u t i n o u r c o l l e g e ． F u e l o i l a n d r e s i d u e s we r e s e p a r a t e d i n t o f o u r s u b f r a c t i o n s ， i n c l u d i n g s a t u r a t e s ， a r o ma t i c s ， r e s i n s a n d n C1 a s p h a l t e n e ．Ca r b o n r e s i d u e i n f u e 1 o i l ．c r u d e o i 1 a n d r e s i d u e s a n d t h e i r s u b f r a c t i o n s we r e d e t e r mi n e d b y a u t o ma t i c mi c r o c a r b o n r e s i d u e i n s t r u me n t ． T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t ， t h e h i g h e r H - C7 a s p h a l t e n e ， t h e l a r g e r c a r b o n r e s i d u e ． Ca r b o n r e s i d u e wa s ma i n l y d i s t r i b u t e d i n a s p h a l t e n e o f p e t r o l e u m． Ke y wo r d s Ca r b o n r e s i d u e ； M i c r o me t h o d ； P e t r o l e u m p r o d u c t S u b ． f r a c t i o n s 石油产品的残炭值 ，指油品在特定 的高温条件 下 ，经过蒸发及热裂解过程后 ，所形成的炭质残余 物 占油品的质量百分数 。残炭值可用来表征油品 相对生焦倾向的大小 ，用于指导原料的选择及油品 的生产T艺。 化学综合实验是中国石油大学 华东 应 用化学专业的必修课， 其中的“ 渣油残炭测定” 、 “ 渣 油四组分分离”是两个必做的实验。教学实验中一 直延用电炉法测定油品残炭 ，但电炉法测定渣油残 炭需要的样品量较多，为 0 ． 7 ～ 1 g ，且污染严重。四 组分实验 中，渣油的取样量仅为 0 ． 6 ～ 1 ． 0 g ，分离后 各组分 主要是胶质、沥青质 的样品量太少，无 法用电炉法测定。组分 胶质 、沥青质 中的残炭 量无法用电炉法进行测定 ，因此此项 目一直未能开 设 ，而只能用电炉法测定渣油 中的残炭含量 。而现 在国际上普遍使用的 “ 自动微量残炭测定法” ， 取样 量少 ，含残炭量高的油品可以取 0 ． 1 g 左右 ，非常适 合测定渣油中的组分 胶质、沥青质 。 前文 以燃料油 、原油和渣油为原料 ，考察 了 电炉法和微量法残炭测定数据 的相关 胜。 结果表明， 微量法测定残炭 比电炉法测定残炭 自动化程度高 ， 操作简单省时 ，应用范围广 ；原油和燃料油的电炉 法和微量法残炭数据相关性较好。 本文将渣油四组分分离 、渣油残炭测定 、自动 微量残炭测定分析结合起来 ，研究了胶质 、沥青质 在渣油组分中的分布，为学生实验提供理论基础数 据 ，旨在提高石油高校教学实验质量 ，让残炭测定 方法与世界各国统一 ，并能将其方便地用于渣油组 分中残炭的测定。这样既可以训练学生综合分析问 题的能力 ，又可以加深学生对理论教学内容的深化 理解 。 1 实验部分 1 ． 1 实验原料 燃料油 ，原油 ，渣油。 1 ． 2 主要实验仪器 C R M1 2自动微量残炭测定仪 图 1 o 1 ． 3 实验方法 1 ． 3 ． 1 微量法测定残炭参照 G B ／ T 1 7 1 4 4 。 1 ． 3 ． 2 燃料油 、催化油浆组分分离 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 9 1 3 作者简介 文萍 1 9 7 1 一 ，女，山东青岛人，高级工程师，硕士。研究方 向渣油轻质化及油田化学。E - m a i l w e n p i n i g u p c ． e d u ． C n 化 工 2 0 1 4年 4月 参考 s Y T 5 1 1 9 2 0 0 8原油族组分柱色谱分离 常规方法 。 图 1 自动微量残炭测定仪 Fi g． 1 Aut o m a t i c mi c r o ca r bon r e s i due i n s t r umen t 图 2电炉 法 残 炭 测 定 器 Fi g ． 2 El e c t r i c f ur na c e ca r bo n r e s i due i ns t r ume nt 1 ． 3 ． 3 四组分的分离 样品用正庚烷沉淀法分离出正庚烷沥青质 C 沥青质 和可溶质 ，然后将可溶质在 A 1 0 ， 含水 1 ％ 色谱柱上进行四组分分离 ， 得到饱和分 、 芳香 份 、胶质。 2 结果与讨论 2 ． 1 残炭在石油产品组分中的分布 分别考察残炭在燃料油和渣油中的分布。 2 ． 1 ． 1残炭在燃料油组分中分布。 将燃料油进行四组分分离 ，并测定胶质和沥青 质 的残炭值 ， 研究石油产 品中残炭在组分 中的分布 。 ⋯ 1 燃料油中四组分含量 对燃料油进行 四组分分离 ， 四组分含量见表 1 。 由表 1 可得 ，燃料油中的饱和分和芳香分含量 较多。京博 1 8 ／ 5燃料油的饱和分含量最高 ，达到 4 8 ． 9 ％，而沥青质含量最少 ，仅为 1 ． 6 ％。催化油浆 的芳香分含量最高，达到 6 0 ． 2 ％，沥青质含量较小 ， 仅为 2 ． 4 ％。 对于委内瑞拉 3 8 0号燃料油和胜利稠油 郑 4 1 l ，饱和分 ，芳香分含量较高 ，而沥青质的含 量较低 ；胜利稠油郑 4 l l 的胶质含量较高 ，所以， 胜利稠油郑 4 1 l 的残炭较高。 表 1中的数据表明 ，委内瑞拉 3 8 0号燃料油 、 燃料油 B、催化油浆。 分离出几种燃料油的四组分后 ，分别测定了委 内瑞拉 3 8 0号燃料油 、 燃料油 B和催化油浆 A的胶 质 、沥青质的残炭值。 表 1 燃 料油四组分含量 T a b l e 1 S u b ． f r a c t i o n s c o n t e n t o f f ue l o i l ∞ ％ 2 燃料油及其组分残炭值 测定 了燃料油组分的残炭值 ，对燃料油 中残炭 在其 四组分中的分布进行考察 。 委内瑞拉 3 8 0号燃料油 、燃料油 B和催化油浆 A组分中的残炭值见表 2 。 。 表 2燃料油及其组分残炭 Tabl e 2 Car bon r e s i due i n f ue l o i l a nd t he i r s ub． f r a c t i ons ％ 由表 2可以看出，委内瑞拉 3 8 0号燃料油 、燃 料油 B和催化油浆 A的胶质残炭值要小于沥青质 的 残炭值 。催化油浆 A的胶质 、沥青质残炭值相差最 大 ，达到 4 2 ． 9 ％，委内瑞拉 3 8 0号燃料油的胶质 、 沥青质残炭值相差最小 ，为 2 5 ． 1 ％。另外 ，3种燃 料油中， 燃料油 B 的沥青质残炭值最大，达到了 7 0 ． 6 ％， 催化油浆 A的胶质残炭值最低 ， 仅为 2 6 ． 0 ％。 由上述可见 ，在燃料油 中，残炭主要分布在胶 质和沥青质 中。 2 ． 2 残炭在渣油组分 中的分布 2 ． 2 ． 1 渣油的四组分分离 选取减压渣油 A、减压渣油 B、轮古常渣及减 压渣油 c为原料 ，对渣油进行四组分分离 ，四组分 含量 见表 3 。 表 3 不同渣油的四组分含量 T a bl e 3 S u b - f r a c t i o n s c o n t e n t o f r e s i d u e s 硼％ 由表 3可得 ，轮古常渣的饱和分含量最高 ，达 置 ＼ 囊 一 一 一 第4 3卷第4 期 文 萍，等石油产品中残炭分布规律的研究 5 1 1 到 2 7 ． 2 ％；减压渣油 A 的芳香分含量最高 ，达到 4 5 ． 3 ％； 而减压渣油 c的胶质含量最高， 达到 3 6 ． 4 ％， 这可以表明，减压渣油 c的残炭含量最大。而轮古 常渣的沥青质含量最高 ，达到 1 8 ． 5 ％。对于减压渣 油 A和减压渣油 B， 沥青质含量最低 ， 仅为 4 ． 6 ％和 5． 6％ 。 F } 1 表 2和 3 可得 ， 渣油的胶质和沥青质的含量 较燃料油的含量高； 饱和分芳香分含量较燃料油的 含量低 。 2 ． 2 ． 2 渣油及其组分的残炭值 测定 了几种渣油的 四组分含量和组分 的残炭 值 ，对渣油中残炭在其四组分 中的分布进行考察。 减压渣油 A、 减压渣油 B 、 轮古常渣等渣油的组 分残炭值见表 4 。 表 4 渣油及其组分的残炭 m Ta bl e 4 Car b on r e s i due i n r e s i due s and t he i r s ub f r ac t i ons ％ 由表 4可以看出 ，减压渣油 A、减压渣油 B、 轮古常渣 、减压渣油 c的胶质残炭值要小于沥青质 的残炭值。 减压渣油 C的胶质 、沥青质残炭值相差最大 ， 达到 5 0 ． 5 ％，轮古常渣的胶质 、沥青质残炭值相差 最小 ，为 2 5 ． 9 ％。 另外 ，4种渣油中，减压渣油 c的沥青质残炭 值最大，达到了7 3 ． 1 ％，而减压渣油 c的胶质残炭 值最低 ，仅为 2 2 ． 6 ％。 4 结 论 1 在燃料油 中，残炭主要分布在胶质和沥青 质中。 2 在渣油中 ，残炭主要来源于样 品中的胶质 和沥青质 ，主要是沥青质。 3 自动微量残炭测定法适合测定渣油组分 中 的残炭。 参考文献 [ 1 ]范登利威 炭测定方法及数据的相关性探讨I J 1．石油炼制 与化T， 2 0 0 5 ． 3 6 1 0 6 1 6 5 ． [ 2 ]魏国英．润滑油残炭测定方法f J 】 ．合成润滑材料 ，2 0 0 8 ，3 5 1 i 7 一I 9． [ 3 ]李明，梁家昌，袁汉珍，杜有如．一种用核磁共振氢谱测定航空 润滑油与航空燃油残炭的新方法【 中国民航学院学报 ，2 0 0 1 ． 1 93 5 2 5 4 [ 4]魏国英．润滑油残炭测定方法【 J J．合成润滑材料 ，2 0 0 8 ，3 51 1 7 -1 9 [ 5] 任飞． 石油产品残炭值的测定l J 1．广东化工， ． 2 0 0 6 ， 3 3 9 6 3 6 4 ． [ 6] 王红， 文萍．石油产品残炭测定方法的对比l J I． 现代仪器，2 0 1 l ， 1 7 3 7 3 7 5 ． [ 7]国家技术监督局．石油产品残炭测定法 微量法 【 M 】 ．北京 中 国石化 出版社 ，1 9 9 8 1 - 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