石油沥青闪点测定方法的考察.pdf

2 0 1 2年 8月 石 油 沥 青P E T R O L E U M A S P HA L T 第 2 6卷第 4期 标准与检测 石油沥青闪点测定方法的考察 王翠红，王红，佘玉成 ，王子军 石油化工科学研究院，北京1 0 0 0 8 3 摘要 通过对比国内四个知名单位对四个沥青试样闪点的测定结果，发现沥青闪点测定 误差较大。通过对比不同沥青试样的闪点高低及其模拟蒸馏数据 ，发现沥青闪点高低与试样 中轻组分含量有较好的一致性，即沥青中轻组分含量越高其闪点越低。同时，分析 了可能影 响沥青闪点测定结果的因素。 关键词沥青闪点误差测定方法 闪点是 沥青 使用 的安全 指标 ，一般来说 ， 沥青使用时的加热温度应低于沥青闪点温度l 4～ 2 8℃ 。 国内石油沥青 产品标准较多 ，有国家标准 、 行业标准和企业标准 ，在这些产品标准中均规定 了闪点指标要求 。在交通部 J 1 ’G F 4 0 --2 0 0 4 公 路沥青路面施工技术规 范 颁 布实施前 ，国内 沥青产品标准中闪点指标的要求一般为不低于 2 3 0℃ 对于针入度较大的沥青产品如 2 0 0号沥 青的闪点指标要 求低一些 ，为不低 于 1 8 0℃ 。 当沥青闪点大于 2 3 0℃时，报告结果一般为大于 2 3 0℃ ；而当沥青闪点小于 2 3 0℃时 ，报告结果 一 般为小 于 2 3 0℃或不合格 因为随着气候变 暖和公路工程建设的实际情况 ，1 8 0号和 2 0 0号 沥青 的产量和用量都极少 。2 0 0 4年交通部 J T G F 4 0 - --2 0 0 4 公路沥青路面施工技术规范颁布 实施后 ，不同的沥青产品标准 中对闪点指标要求 出现差异。国家标准 G B ／ T 1 5 1 8 0规定所有牌号 沥青产品的闪点指标仍为不低于 2 3 0℃ ；石化行 业标准 S H ／ T 0 5 2 2中规定 6 0号 、l O 0号和 1 4 0 号沥青的闪点不低于 2 3 0 o C，规定 1 8 0号沥青的 闪点不低于 2 0 0 o C，规定 2 0 0号沥青的闪点不低 于 1 8 0℃；交通部 J T G F 4 0 --2 0 0 4 公路沥青路 面施工技术 规范 中规定 了 1 6 0号 、1 3 0号 和 l l 0号沥青的闪点不低于 2 3 0℃ ，9 0号沥青的闪 点不低于 2 4 5℃ ，7 0号、5 0号及 3 0号沥青 的闪 点不低于 2 6 0℃。因此 ，当沥青闪点在 2 3 0 2 6 0 a 【 范 围内时，对于某些牌号沥青有时需要测出具 体的闪点温度值 此时，沥青闪点测试的一些问 题就逐渐暴露出来了，如不同单位对 同一批次沥 青产品闪点的测试结果不同 ，甚至差异较大。 通过对几个单位沥青闪点测试结果的重复性 和再现性比较，分析造成不同单位间沥青闪点测 试结果差异的可能原因。 1 沥青闪点测试方法⋯ 国内外大都采用开口杯法来测定沥青的闪 点 ，我 国沥青闪点测试方法采用 国标 G B ／ T 2 6 7 。 国标 G B ／ T 2 6 7方法 中规定 ，把试样装入内 坩埚中到规定 的刻线。首先 ，加热坩埚，使试样 逐渐升高温度，当试样温度达到预计 闪点前 6 0 c 【 时，调整加热速度 ，使试样温度达到 闪点 前 4 O℃时能控制升温速度为每分钟升高 4 o C 1 o C 。 试样温度达到预计闪点前 1 0 c 【 时，将点火 器的火焰放到距离试样液 面 1 0～1 4 mm处 ，并 在该处水平面上沿着坩埚 内径作直线移动，从坩 埚的一边移至另一边所经过的时间为 2 3 s 。试 样温度每升高 2℃应重复一次点火试验。点火器 的火焰长度应预先调整为 3～ 4 m m。试样液面上 方最初出现蓝色火焰时 ，温度计所指示的读数即 收稿 日期 2 0 1 1 1 22 2 。 作者简介王翠红，女，高级工程师，从事沥青产品、标 准化及生产技术研发工作多年 ，发表文章 多篇。 ema i l wa n g c lr r i p p s i n o pe c ． c o rn。 石 油 沥 青 2 0 1 2年第 2 6卷 为闪点 的测定结果。 闪点测试 方法的精密度只规定 了重复性要 求 ，对再现l 生没有进行限制 。方法要求 同一操作 者重复测定 的两个闪点结果之差不 应大于 4 c c 闪点 ≤1 5 0 c c时或 6 q C 闪点 1 5 0℃时 。 2 试验结果与讨论 2 ． 1 试样制备 为了制备出闪点较低 的沥青 试样 当沥青 闪点较高 时 ，如 高于 2 6 0℃，报告其 闪点为 2 6 0℃，如果没有特殊要求一般不需要提供具体 的闪点温 度 ，实验室选用不 同的原油 为原料 ， 采用实沸点蒸馏制备了四个针人度不同的沥青试 样 。四个试样在原油实沸点蒸馏中的收率及性质 见表 l ，其模拟蒸馏数据见表 2 。由表 1 、表 2中 的数据可以看出 ，所制备的四个试样的针人度及 各蒸馏温度下的馏出物收率不 同。 表 1 4个试样的收率及 性质 2 ． 2 沥青 闪点测试结果 为考察沥青闪点测定方法 的重复性 和再现 性 ，委托 国内四个知名实验室对所提供沥青试样 进行闪点测试。四个实验室所用 闪点仪均不 同， 有进 口仪器 、有国产仪器 ；有 自动闪点仪 ，也有 手动闪点仪。不同单位对四个沥青试样的闪点测 定结果分别列于表 36 ，其 中表 3为 1号试样 的测试结果 ，表 4为 2号试样的测试结果 ，表 5 为 3号试样的测试结果 ，表 6为 4号试样的测试 结果。 由表 3 6中的数据可 以看 出，四个单位对 四个试样测定结果 的重复性 单位 A对 1号试 样 的测试 结果 ，单位 B对 4号试样的测试结果 除外大都超 出闪点测试方 法的要求。在 四个 单位的测试结果中 ，同一单位对同一试样测试的 最小偏差为4℃ ，同一单位对同一试样测试 的最 大偏差达 4 3℃ ，而不同单位对同一试样测试的 最大偏差达 7 5 ． c I 。由此说 明沥青闪点测试结果 的误差较大 ，且大都不能满足闪点测试方法所规 定的重复性要求 。 第4期 王翠红等 ．石油沥青闪点测定方法的考察 6 9 2 ． 3 沥青闪点测试结果可靠性判断 为了便于直观地判断试样间的差异 ，将四个 试样的模拟蒸馏曲线绘于图 1 。由图 1中曲线可 以看出，虽然在不 同馏出物收率区间 ，四个试样 的蒸馏温度高低排序有变化。但是在蒸馏温度低 于 4 4 0 o C，当达到相同馏 出物收率时 ，各试样的 蒸馏温度 由高到低排序依次为2号试样 4号 试样 1 号试样 3号试样。 由表 3～ 6中的数据可以看 出，四个试样 的 闪点高低顺 序 按照不同单位测试结果 的平 均 值 依次是 2号试样 4号试样 1 号试样 3 号试样。 因为沥青的闪点是指在某一临界温度和高于 此温度下 ，用小火焰置于加热的沥青上方 ，会引 起闪火，此时的温度为沥青的闪点。沥青的闪点 与其含有的轻馏分有关 ，闪点越低 ，说明沥青 中 含有低分子烃类越多。以四个试样模拟蒸馏数据 中 5 ％馏出物所对应的蒸馏温度为横坐标、以四 个单位所测定闪点的平均值为总坐标作图，结果 发现，不论是进行线性 回归 、对数 回归还是指数 7 0 石 油 沥 青 2 0 1 2年第 2 6卷 回归 ，均具有较好的相关性 ，各种回归方式下所 得到的回归方程及相关系数列于表 7 。因此可 以 判断，不同单位利用不同闪点仪按照同一标准方 法对不同试样闪点测试结果高低的定性判断是准 确的。 6 6 0 6 2 0 5 8 0 p 5 4 0 5 0 0 薹4 6 0 ； 4 2 0 3 8 0 3 4 0 3 0 0 图 1 四个试样的模拟蒸馏曲线 表 7 闪点与蒸馏温度关 系方程 2 ． 4 误差来 源 由上述结果可以看出，沥青闪点测试误差较 大 ，因此有可能导致在一个单位被测试闪点合格 的沥青试样，在另一个 单位可能被测试为不合 格 ；或者 ，某一次被测试为闪点合格的试样 ，另 一 次则有可能被测试为不合格。为此 ，对可能影 响闪点测试结果的因素进行分析。 2 ． 4 ． 1 沥青闪点仪 将表 3 6中的数据按不 同单 位、不同试样 的平均值进行汇总列于表 8 。由表 8中的数据可 以看 出，四个单位对 1 号 、2号和 4号试样闪点 的测试结果排序均为 单位 C单位 A单位 B 单位 D；而 四个单位对 3号试样 的排序结果 为单位 A单位 C单位 B单位 D 。由表 8 中的数据可以看出 ，虽然不 同单位对同一试样闪 点测试的结果有差异 ，但是不同单位对 同一试样 闪点测试结果高低的规律基本是一致的，从而说 明不同闪点仪对沥青闪点的测试结果有影响，即 按照同一标准方法采用不同闪点仪对同一试样进 行闪点测试时 ，其结果可能存在差异。 表 8 闪点数据 oC 目前，在用的闪点仪其火焰检测的原理多种 多样 ，有可见光检测 、可见光 红外光检测 、离 子检测以及 目测等 ，但是在沥青闪点测试方法中 对火焰检测原理没有特别规定 ，因此 ，在其他条 件能够满足沥青闪点测试要求的前提下 ，这些检 测原理不 同的闪点仪均应 为适合 的仪器。但是， 火焰检测原理不 同的闪点仪对闪火检测的灵敏度 不同，因此会造成沥青闪点检测结果存在差异。 同时，手动闪点仪和自动闪点仪的试样皿尺 寸不 同 J 。手动闪点仪所用 内坩埚 的上 口内径 6 4 m m1 n l n l ，底部内径 3 8 mm士1 m m，高 4 7 m m士1 m m；而 自动 闪点仪 所用试 样皿 内径 为 6 3～ 64 m m，高 3 2 ． 53 4 m m。由于试样皿尺寸 有差异 ，因此导致闪点测试时所用的试样量及测 试温度计的位置不同，从而易造成沥青闪点检测 结果存在差异。 2 ． 4 ． 2 试样的储存环境 沥青的闪点与其含有 的轻馏分有关 ，沥0中 含有的低分子烃类越多 ，其闪点越低。因此，需 要测试闪点的沥青试样不能存放在敞 口容器 中或 较高温度的环境里 ，以避免由于试样中轻组分的 挥发而造成闪点测定结果偏高 ；或者 ，当闪点较 高的沥青试样存放在敞 口容器 中时，其储存空间 里不能有轻质油品如溶剂油等 的油气 ，否则轻质 油品的油气易污染测试试样 ，造成沥青试样的闪 点测定结果偏低。 G B ／ T 2 6 7中对 试样 的储存 环境 没有要 求 ， 而 G B ／ T 3 5 3 6和 A S T M D 9 2中则规定了试样的储 存环境 L 3 l 4 J 。试样贮存于合适的条件下 ，以最大 限度地减少试样蒸发损失和压力升高 ，试样贮存 温度应避免超过 3 O℃ ，试样应储存在密闭性好 的容器中。 2 ． 4 ． 3 化样温度及试样处理 通常 ，为测定沥青性质而进行试件制备时 ， 要求化样温度不能超过其软化点 1 0 0 o C。但是 ， 在 G B ／ T 2 6 7沥青闪点测试方法中，对试样 的化 第4期 王翠红等 ．石油沥青闪点测定方法的考察 7 1 样温度没有明确规定。而当化样温度较高时 ，易 造成沥青试样中较轻组分挥发 ，从而使测定的闪 点结果较高。G B ／ T 3 5 3 6和A S T M D 9 2 中均对 沥青试样的加热 温度 或分样 温度 有 明确规 定 ，规定试样 的加 热温度 或 分样温度 应 比 预计闪点低 5 6℃以上。 3 结 论 综上所述，影响沥青闪点测定结果的因素较 多，如闪点仪的类型及检测原理、试样的化样温 度及储存环境等 ，且这些细节在 G B ／ T 2 6 7中没 有给出相关的细致规定，因此导致不同单位对同 一 试样闪点测定结果存在较大误差。 为确保沥青 闪点测定结果可比，应尽快对沥 青闪点测定方法进行修订或重新制定。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 G B ／ T 2 6 7 ．石油产品 闪点与燃点测定方法 ． S T 0 3 1 8 ，开 口闪点测定器技 术条件 ． G B ／ T 3 5 3 6 ，石 油产 品闪点和 燃 点的测 定 克利 夫 兰开 口杯法 ． A S T M D9 2 ．S t a n d a r d T e S t Me t h o d f o r F l a s h a n d F i r e P o i n t s b y C l e v e l and Op e n C u p T e s t e r ． I n v e s t i g a t i o n s o n Fl a s h Po i n t De t e r m i n a t i o n M e t h o d o f Pe t r o l e u m As p h a l t Wa n g C u i h o n g， Wa n g Ho n g ， S h e Y u c h e n g ， Wa n g Z i j u n T h e R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m P r o c e s s i n g， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 Ab s t r a c t I t w a s d i s c o v e r e d t h a t t h e d e t e r mi n i n g e r r o r o f fl a s h p o i n t o f a s p h alt e x c e e d e d t h e s p e c i fi e d r e q u i r e me n t s i n d e t e r mi n a t i o n me t h o d b y a n a l y z i n g t h e d e t e r mi n i n g r e s u l t s o f 4 r e p r e s e n t a t i v e a s p h a l t s a mp l e s me a s u r e d i n 4 w e l l k n o w n u n i t s ． T h e a s p h a l t w i t h h i g h e r c o mp o n e n t h a d h i g h e r fl a s h p o i n t b y c o mp a ri n g the d a t u ms o f fl a s h poi n t a n d s i mu l a t i n g d i s ti l l a t i o n ． At 出e s a me t i me ．the f a c t o r s t h a t ma y b e a f f e c t e d t h e r e s u l t s i n d e t e rm i n i n g fl a s h p o i n t o f a s p h a l t w e r e a n a l y z e d，a n d t h e o l d me t h o d s h a d n o d e t a i l e d p r o v i s i o n s f o r fl a s h p o i n t d e t e r mi n a t i o n o f a s p h a l t a n d s h o u l d b e r e v i s e d ． Ke y wo r d s a s p h a l t ；fl a s h p o i n t ；e r r o r ；d e t e rm i n a t i o n me t h od 短讯 树脂沥青组合体系钢桥面铺装 技术研究成果达到国际领先水平 钢桥面铺装是一个世界性的难题。世界各国在桥梁 建设高峰期均投人大量的人力、物力进行钢桥面铺装研 究工作。随着我国大跨径钢桥越来越多的建成，钢桥面 铺装作为一项特殊的工程技术 ，遇到的问题迫切需要妥 善地解决。2 0 0 9年 8月，在浙江通运输厅组织下，成立 了以浙江省交通工程建设集团有限公司为第一承担单 位，宁波天意钢桥面铺装技术有限公司、江苏省交通科 学研究院股份有限公司、同济大学等九家单位组成的联 合攻关小组，对树脂沥青组合体系钢桥面铺装技术开展 研究，同年9月，通过了可行性论证并立项为交通运输 部西部交通建设科技项 目。该项 目以宜昌长江公路大桥 和象山港大桥两个项 目为依托，对国内 自主创新技术 树脂沥青组合体系钢桥面铺装技术开展研究，为解 决钢桥面铺装技术难题提供新的思路和途径。 项 目组通过三年的协同努力，经过国内外调研、大 量室内外试验、结构力学理论分析、设计计算分析以及 宜昌长江公路大桥桥面铺装大修工程和乍嘉苏高速公路 焦山门桥实桥验证 ，顺利完成项 目研究内容，取得一项 发明专利、一项公路工程工法等十多项技术成果。 2 0 1 2年 7月 1日，交通运输部西部交通建设科技项 目管理中心在杭州主持召开了 “ 树脂沥青组合体系钢桥 面铺装”项目鉴定会，有关桥梁工程、材料、施工、设 计等多位专家及部科技司、西部项 目管理中心、省交通 运输厅领导参加了会议。与会专家认为，该项 目研究形 成了具有完全 自主知识产权的E R S钢桥面铺装成套技术 体系，对提高我国钢桥面铺装技术水平具有重要意义， 经济 、 社会效益显著 ， 研究成果总体达到国际领先水 平 ，具有 良好的推广应用前景。 摘自交通运输部网站