石油產品殘炭值的測定

石油產品的殘炭值是用來估計其在相似降解條件下，形成碳質型沉積物的大致趨勢，以提供石油產品相對生焦傾向的指標。殘炭值是判斷潤滑油、重質燃料油、柴油等油品品質的一項重要指標，是判斷潤滑油性質和精制深度而規定的項目。殘炭是在殘炭測定裝置的坩堝中，將油按規定條件加熱直到蒸發分解而形成的焦黑色殘留物，以質量百分數表示。潤滑油、重質燃料油等要求做全殘炭，而柴油做10%蒸餾殘余物殘炭：把試油蒸餾到殘余10%，然后進行殘炭的測定。樣品中的灰分或存在于樣品中的不揮發性添加劑將作為殘炭增加到樣品的殘炭值中，并作為總殘炭的一部分被包括在測定結果中，除灰分外，油品中的膠質、瀝青質及多環芳烴等物質是殘炭的主要來源^[1]。 1 康氏殘炭的測定 康氏法是世界各G普遍采用的測定石油產品中殘炭的一種標準方法，G家標準GB268—石油產品殘炭測定法(康氏法)就是參照采用G際標準，康氏殘炭測定儀的示意圖見圖1。康氏殘炭的測定一般用于在常壓蒸餾時易部分分解、相對不易揮發的石油產品。此方法用于測定石油產品經蒸發和熱解后留下的殘炭量，是提供石油產品相對生焦傾向的指標，這種炭質殘余物，它不全部是碳，而是一種會進一步熱解變化的焦炭^[2]。把已稱重的試樣置于坩堝內進行分解蒸餾，殘余物經強烈加熱一定時間進行裂化和焦化反應，在規定的時間結束后，將盛有碳質殘余物的坩堝置于干燥器內冷卻并稱重，計算殘炭值。在實際的操作過程中，主要需嚴格地掌握好三個加熱期的加熱速率和加熱時間。當樣品放好后，**階段要進行強火加熱，使預點火階段控制在(10±1.5) min內。這一階段，如果加熱時間過短，則容易引起發泡或使燃燒的火焰高度超過火橋引起樣品濺出使結果偏低；如果加熱時間長，測量結果就會偏高。當煙標準方法，G家標準GB268—石油產品殘炭測定法(康氏法)就是參照采用G際標準，康氏殘炭測定儀的示意圖見圖1。康氏殘炭的測定一般用于在常壓蒸餾時易部分分解、相對不易揮發的石油產品。此方法用于測定石油產品經蒸發和熱解后留下的殘炭量，是提供石油產品相對生焦傾向的指標，這種炭質殘余物，它不全部是碳，而是一種會進一步熱解變化的焦炭^[2]。把已稱重的試樣置于坩堝內進行分解蒸餾，殘余物經強烈加熱一定時間進行裂化和焦化反應，在規定的時間結束后，將盛有碳質殘余物的坩堝置于干燥器內冷卻并稱重，計算殘炭值。在實際的操作過程中，主要需嚴格地掌握好三個加熱期的加熱速率和加熱時間。當樣品放好后，**階段要進行強火加熱，使預點火階段控制在(10±1.5) min內。這一階段，如果加熱時間過短，則容易引起發泡或使燃燒的火焰高度超過火橋引起樣品濺出使結果偏低；如果加熱時間長，測量結果就會偏高。當煙2 微量殘炭的測定

2.1 儀器

NMC-420微量殘炭測定儀。

2.2 實驗方法^[3]

根據GB/T 17144-石油產品殘炭測定法(微量法)標準要求，稱取一定量的樣品滴入到已稱重的樣品管底部，避免樣品沾壁，稱**0.1 mg。把裝有試樣的樣品管放入樣品管支架上，根據指定的標號記錄每個試樣對應的位置。在爐溫低于100℃時，把樣品管支架放入爐膛內，并蓋好蓋子，通過程序設定以流速為600 mL/min的氮氣流吹掃10 min，然后把氮氣流速降到150 mL/min，

并設定一定的時間，讓加熱速率為10 ~15℃/min將爐子加熱到

500℃。使加熱爐在500℃左右恒溫15 min，然后自動關閉爐子電源，并讓其在600 mL/min氮氣流吹掃下自然冷卻。當爐子降溫低于250℃時，將樣品管支架取出，并將其放入干燥器中進一步冷卻，稱量樣品管，稱**0.1 mg。

實驗過程中應注意的幾點：一是在加熱過程中，任何時候都不能打開加熱爐蓋子，因為空氣的引入會隨著揮發性焦化產物的形成產生一種爆炸性混合物，這樣會不安全。二是在冷卻過程中，只有當爐溫降到低于250℃時，方可打開爐蓋，在樣品管支架從爐中取出后，才可停止通氮氣。三是對于含水量較多的樣品，則可造成試樣飛濺，可通過適量減少稱樣量來得到可靠的數據。

2.3 實驗結果與討論

在進行石油產品微量殘炭測定時，盛樣玻璃器皿直徑的大小、稱樣量的多少對測定結果有比較大的影響。選用一重質燃料油，按標準規定稱量樣品，選用不同直徑的玻璃器皿，測得的微量殘炭結果見表1。選用相同直徑的樣品管，改變稱樣量，考察稱樣量對測試結果的影響，測得的微量殘炭結果見表2。

表1 不同器皿直徑測得重質燃料油的微量殘炭值

直徑/mm	12			21


1#	2#	3#	1#	2#	3#

殘炭/% 8.95	8.88	8.83	8.61	8.79	8.78
平均值/%	8.89			8.73

按照GB/T 17144標準要求，當殘炭值在5%以上時，應選用 12 mm的玻璃管，稱樣量在(0.15±0.05) g內。從表中數據結果可以看出，當選用的玻璃器皿較標準規定的直徑大時，測得的微量殘炭值偏小。當選用的玻璃器皿直徑相同時，實驗用的樣品量稍微超過標準要求的稱樣量，測定結果在數值的重復性范圍內，但稱樣量過多會造成樣品溢出而使測定結果減小；實驗用的樣品量低于標準要求的稱樣量，測定結果偏低。究其原因，是因為相近質量的樣品只能在較大的玻璃器皿中形成一薄層，或因為質量小的樣品在相同直徑的玻璃器皿中只能形成一薄層，試驗過程中產生的揮發物就很容易從油中跑掉，使測得樣品的焦炭值偏低^[4]。而樣品在玻璃器皿中有一定的厚度時，高溫裂化物會分散在周圍樣品中而形成更多的焦炭，得到比較準確的殘炭值，所以在測定微量殘炭時，嚴格按照標準要求采用合適直徑的玻璃管與稱樣量是非常重要的。

		表2	相同器皿直徑、不同試樣質量測得重質燃料油的微量殘炭值

樣品序號	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

稱樣量/g	0.5146	0.5437	0.8406	1.0319	0.1475	0.1644	0.1568	0.0210	0.0198	0.0126
殘炭/%	8.98	8.98	8.99	9.01	8.95	8.88	8.83	8.10	7.07	6.35