重烴類(lèi)混合物蒸餾試驗方法 （真空釜式蒸餾法）

1范圍

1.1本標準適用于初餾點(diǎn)高于150C的重烴類(lèi)混合物,如重質(zhì)原油.石油餾分、渣油及合成油的蒸餾過(guò)程。在全密閉條件下,使用一個(gè)帶有低壓降募沫分離器的蒸餾釜進(jìn)行操作。本標準對蒸餾條件和裝置的外觀(guān)及尺寸都作了規定,并且對特別部件作了圖示。

1.2本標準不僅可以制備標準質(zhì)量的渣油試樣,而且可以制備標準質(zhì)量的粗柴油和潤滑油餾分試樣，整個(gè)蒸餾過(guò)程在本試驗方法中都作了詳細的敘述。另外,由本試驗方法得到的用于繪制標準蒸餾曲線(xiàn)的切割溫度(AET-常壓下相應的溫度，下同)可能是用常規蒸餾方法所能得到的最高溫度。

1.3 切割溫度(AET)最高能達到565C。 最高切割溫度與試樣的加熱極限有關(guān)。

1.4切割點(diǎn)在400C之前原油的蒸餾推薦使用GB/T17280試驗方法。本方法僅適用于初餾點(diǎn)高于150℃的重油。這兩種蒸餾得到的蒸餾曲線(xiàn)和餾分性質(zhì)不可直接比較。

1.5 本標準采用法定計量單位(括號內單位供參考)。

1.6本標準涉及某些有危險性的材料、操作和設備,但是無(wú)意對與此有關(guān)的所有安全問(wèn)題都提出建議。因此,用戶(hù)在使用本標準之前應建立適當的安全和防護指施并確定有適用性的管理制度。

2引用標準

下列標準包括的條文,通過(guò)引用而構成為本標準的-部分。除非在標準中另有明確規定,下述引用標準都應是現行有效標準。

GB/T 1884石油和液體石油產(chǎn)品密度測定法(密度計法)

GB/T 1885石油計量表

GB/T 4756石油液體手工取樣法

GB/T 9168石油產(chǎn)品減壓蒸餾測定法

GB/T13377原油和液體石油產(chǎn)品密度或相對密度測定法(毛細管塞比重瓶和帶刻度雙毛細管比重瓶法)

GB/T 17280原油 蒸餾標準試驗方法

3術(shù)語(yǔ)

本標準采用下列術(shù)語(yǔ)。

3.1蒸發(fā)速率boil-up rate

單位時(shí)間進(jìn)入蒸餾頭的蒸氣量。

注:燕發(fā)速率大約與餾出速率相等，兼值是由熱損失造成的。燕發(fā)速率在給定蒸儡頭內徑時(shí),一般用mL/h表示，有時(shí)為了便于比較，也用ml./(h●cm²)表示。

3.2冷凝器condenser

與蒸餾頭的出口連接,餾出物在這里被冷凝。

3.3蒸餾釜distillation flask

蒸餾釜由玻璃或金屬制造,試樣在其內部沸騰。

注:蒸餾釜有時(shí)被稱(chēng)為蒸餾燒瓶或蒸餾罐。

3.4蒸餾頭disillation head

直接與蒸餾釜相連接的部分,內置霧沫分離器。

3.5蒸餾壓力(或操 作壓力) disillation pressure (or operating pressure)

測量部位位于蒸餾頭與接收器連接處的壓力。

3.6蒸餾溫 度(或蒸氣溫度) disillation temperature (or vapor temperature)

測量部位位于蒸餾頭內測量點(diǎn)處的溫度。

3.7裝料量loading

與蒸餾釜頸部橫截面積有關(guān)的裝料體積。

3.8壓力降pressure drop

操作壓力與蒸餾釜之間的壓力差值。

注:這是由于蒸氣通過(guò)系統產(chǎn)生摩擦造成的結果。單位ikPa(mmHg)。

3.9溢流點(diǎn)spillover point

蒸餾頭內霧沫分離器之上蒸氣能夠移向冷凝部位的位置。

3. 10靜滯留量(或附著(zhù)量) static held-up (or wettage)

蒸餾過(guò)程完成后,殘留并附著(zhù)在蒸餾儀內璧上的液體物質(zhì)的量。

注:在本試驗方法中,使用鋼質(zhì)蒸餾釜,其靜滯留量包含蒸餾釜內的附著(zhù)物;使用玻璃質(zhì)蒸餾釜,則應在蒸餾完成后扣除。

3.11餾出速率take-off rate

單位時(shí)間餾出產(chǎn)品的量。

注:大約與蒸發(fā)速率相等.差別在于蒸餾頭的附加熱損失。

4方法概要

4.1將一定體積的試樣 在絕對壓力為6.6~0.013 kPa(50~0. 1 mmHg)和規定的蒸餾速率下進(jìn)行蒸餾,并按預選溫度切割餾分。記錄蒸餾過(guò)程中每個(gè)切割點(diǎn)的蒸氣溫度、操作壓力和其他變量。

4.2稱(chēng)取每個(gè)餾分的質(zhì)量,并從每個(gè)餾分的質(zhì)量和總回收質(zhì)量計算出每個(gè)餾分的質(zhì)量收率。

4.3測定每 個(gè)餾分的密度,計算出每個(gè)餾分在15C或20C時(shí)的體積,并計算出每個(gè)餾分的體積收率。

4.4使用4.2和 4.3的計算結果.繪制出切割溫度對餾分的質(zhì)量百分收率或體積百分收率或二者兼有的蒸餾曲線(xiàn)。

5意義和用途

5.1本標準是指 導煉油廠(chǎng)或貿易商表征重烴類(lèi)混合物特性的試驗方法之-,它提供了估算不同沸點(diǎn)范圍餾分收率的方法。

5.2本試驗方法得到的餾分可以單獨或和其他餾分配制成供分析研究和質(zhì)量評定用的試樣。

5.3本試驗方法也可用來(lái)評定生產(chǎn)瀝青用的渣油,但不總是適宜的發(fā)生在本試驗中的長(cháng)時(shí)間的熱裂化可能改變其某些性質(zhì)。

注:將餾分油調回清油可以得到較輕的渣油，但這樣得到的造油性質(zhì)不好,因此不推薦這樣做。

5.4試驗前 由供需雙方協(xié)商-致,確認切割方案。

5.5本試驗方法 是涉及許多相互制約變量的復雜步驟。- 套新儀器在第一-次使用之 前,其部件按附錄

A、附錄B和附錄C詳述的方法校驗以及蒸氣溫度傳感器的位置按6.5.3詳述的方法和圖1核實(shí)是非常重要的。

6儀器

6.1根據蒸餾頭的內徑(25,36,50,70mm)可確定4種尺寸的儀器。儀器(圖2)主體由蒸餾釜和內部帶有霧沫分離器、外包保溫套、上部帶有冷凝器的蒸餾頭組成;另外還包括蒸氣溫度傳感器、真空規連接器、冷凝器、餾分流出管線(xiàn)，一組餾分接收器和真空泵管線(xiàn)以及真空泵。各個(gè)部件連接在一起并密封固緊,而且操作應靈活方便。

6.2.2蒸餾釜由硬質(zhì)硼硅玻璃制造;為確保安全,容積大于10L的蒸餾釜用不銹鋼制造。

6.2.3蒸餾 釜和-一個(gè)距其底部6 mm的熱偶套管裝配在一起，并偏離中心以避開(kāi)攪拌子。蒸餾釜底部略平,以便磁性攪拌子旋轉。不銹鋼蒸餾釜應配一個(gè)冷卻螺旋管,以便緊急時(shí)迅速冷卻。圖3所示的是一個(gè)典型例子。

6.3攪拌系統:對于玻璃蒸餾 釜,磁性攪拌子直徑應為3 mm,長(cháng)度為20 mm ;對于不銹鋼質(zhì)蒸餾釜,則其直徑應為6mm,長(cháng)度為50mm.攪拌子邊緣應該圓滑,避免磨損蒸餾釜內壁。外部磁力驅動(dòng)器必須能夠轉動(dòng)蒸餾釜底部的攪拌子,而且下部應緊靠加熱套。驅動(dòng)器、加熱套和支承機構可以做成一體。

6.4加熱系統

6.4.1蒸餾釜用位于下半部的帶加強筋由石英玻璃纖維織成的加熱套加熱,并維持150mL/(h●cm2)頸部截面積的蒸發(fā)速率，加熱密度為0.5W/cm',通常使用兩組以上的加熱爐絲。

6.4.2溫度傳感器安放在蒸餾釜與加熱套之間以控制加熱速率。

6.4.3蒸餾釜上半部覆蓋一個(gè)補償其熱損失的加熱罩,加熱密度為0.2W/cm*.

3.5 蒸餾頭

6.5.1蒸餾頭規格如圖1所示。由硬質(zhì)硼硅玻璃制造,并且外包真空鍍銀夾套,夾套內真空度要達到0.0001 kPa(0. 00075 mmHg)。

6.5.2用一個(gè)絕熱加熱翠維持蒸餾頭的真空夾套外壁溫度比中心蒸氣溫度低5C，加熱罩用玻璃纖維織成。為此,在真空夾套外壁和絕熱加熱罩之間,放置-個(gè)溫度傳感器,其位置與蒸氣溫度傳感器位置相對。

6.5.3用一個(gè)適配器將蒸氣溫度傳感器安放在蒸餾頭頸部中心，具體位置為傳感器的敏感端上部位于溢流點(diǎn)之下3 mm士1 mm處。

注:這個(gè)距離可以用下面的方法測量:取出溫度傳感器,插入一條底部折彎的銅絲,觸到溢流點(diǎn)后,可測知其距適配器距離，然后按此距離安放溫度傳感器。

6.5.4蒸氣溫度傳感器可以采用鉑電阻,0℃時(shí)其電阻值應為100Ω;也可以是一個(gè)J型帶套管的熱電偶，按附錄A方法測定其響應時(shí)間應當低于1 min,讀數精度應當達到0. 5℃.

6.5.5蒸氣溫度 傳感器在第一次使用時(shí)應按附錄B進(jìn)行校正,以后每月校正一次。

6.5.6圖4所示的是能與真空傳感器相連的安裝在蒸餾頭上部的冷阱,在整個(gè)蒸餾過(guò)程中冷阱內部應充滿(mǎn)碎干冰。

6.5.7真空傳感器應連接在冷阱支管上.其讀數精度應當達到使用壓力的1%或者更高精度;也可以等于或者小于0. 00133 kPa(0. 01 mmHg)?？梢允褂名準?Mcleod)真空規進(jìn)行校正.如果測量壓力只下降至1 kPa,可以用水銀壓力計校準，但必須用一個(gè)性能良好的測高儀讀數(此儀器基于-套帶游標的光學(xué)系統,可很準確地測定水平高度)。經(jīng)麥氏真空規校準過(guò)的像電容式壓力計(Baratron)類(lèi)的電子真空計能滿(mǎn)足實(shí)際需要,但必須按附錄C進(jìn)行校正。圖C1是合適的壓力校正裝置。

注:在試驗過(guò)程中,測量系統壓力的合適儀器有熬氣壓力計和電子真空計，可用一個(gè)非傾斜式麥氏真空規對主真空計進(jìn)行跟蹤校正。

6.6冷凝器:見(jiàn)圖5.冷凝器由硬質(zhì)硼硅玻璃制造,與蒸餾頭支管出口相連。冷凝器內部應有足夠的容積以便把所有必須冷凝的蒸氣冷凝下來(lái),其冷凝液溫度應能達到70C，以防蠟在此處凝固。

6.7真空泵管線(xiàn)

6.7.1真空泵管線(xiàn)從冷凝器出口連接到真空泵?？梢杂煤癖谙鹉z管或輕金屬管作為泵管線(xiàn),其內徑至少等于冷凝器內徑的一半,長(cháng)度不應超過(guò)2m。

6.7.2管路中 靠近真空泵的地方應連接一個(gè)緩沖罐,其容積至少和燒瓶容積相等。在緩沖罐前應放置一個(gè)冷阱,蒸餾時(shí)用干冰冷卻。

6.7.3緩沖罐和真空 泵之間應安裝一個(gè)隔離閥,其內徑至少等于管線(xiàn)的內徑。

6.7.4在蒸餾頭上部和真空傳感器之間放置-個(gè)如圖4所示的杜瓦瓶冷阱,該冷阱由硬質(zhì)硼硅玻璃制造。在整個(gè)蒸餾過(guò)程中.冷阱內裝滿(mǎn)碎干冰,保護真空系統不受殘余燕氣污染。

6.8真空源:使用能穩定地維持系統壓力的單級機械真空泵作為真空源，自動(dòng)和手動(dòng)控制均可。

6.9接收系統

6.9.1接收系統連接在產(chǎn)物冷凝器的低端出口處,由一個(gè)能排放出餾分又不干擾系統壓力的真空適配器組成。圖6是一種合適的手動(dòng)操作裝置。

6.9.2能夠分步或同時(shí)收集餾分的自動(dòng)和手動(dòng)裝置均可使用,但必須能夠維持系統操作壓力在整個(gè)蒸餾過(guò)程中保持穩定。如果要使產(chǎn)物保持液態(tài),必須配備加熱裝置。

6.9.3餾分接收器由硬質(zhì)硼硅豉璃制造,其總容積應和裝料量相當，從底部開(kāi)始其刻度被校準至滿(mǎn)刻度的1%。

注意:這套儀器在高真空和高溫下操作,所以推薦將這些釜和罐覆蓋起來(lái),以便在爆裂時(shí)起保護作用,避免操作者被碎片傷害。但是為了控制和操作方便，前部的保護裝置應是透明和容易打開(kāi)的,因此要小--些。對于自動(dòng)操作的儀器,必須配備自動(dòng)滅火器、冷卻水和報警系統。

7取樣

7.1可按GB/T 4756取樣。也可以從GB/T 17280試驗中獲取試樣。

7.2接收試樣時(shí),試樣應封裝在密閉的容器內,不能有泄漏。

7.3如果試樣結蠟或者凝固,必須加熱成液體,確保在使用前混合均勻。

7.4如果發(fā)現試樣 含水,必須按附錄D所述方法進(jìn)行預蒸餾,脫去水分。

8儀器的準備

8.1清洗并千燥 儀器的所有玻璃部件,在接口處涂抹真空脂,然后按圖2所示把它們組裝在一起。對于球形磨口,涂抹適量的真空脂形成一層薄膜,過(guò)量的真空脂會(huì )形成縫腺。采用氟橡膠或硅橡膠襯墊僅需稍微潤滑即可。

8.2稱(chēng)量接收 器皮重準確至其裝料量的0. 1%。

8.3試漏 :用真空泵將系統壓力抽空至0. 05 kPa(0. 4 mmHg),切斷真空源,如果1 min內系統壓力上升幅度不大于0.01 kPa(O. 075 mmHg),認為系統密封良好;如果在1 min之內系統壓力的上升幅度大于0.01kPa(0.075mmHg),則必須對真空規進(jìn)行校驗并在此之前彌補縫隙。

8.4按附錄B和附錄C對溫度和壓力傳感器進(jìn)行校驗。

9操作步驟

9.1按GB/T 13377或GB/T 1884試驗方法測定試樣密度,并按GB/T 1885把密度修正成為15℃或20℃的密度。

9.2放入攪拌子。

9.3根據表1,查到可裝試樣的體積,根據打算裝入試樣的體積和密度計算出試樣的質(zhì)量。

9.4稱(chēng)量試樣準確至裝料量的 0. 1%。蒸餾釜太大時(shí),可將蒸餾釜放下,用90~95 kPa的壓力將試樣壓入蒸餾釜(稱(chēng)承轉移管的重量),如試樣粘稠或凝固,可適當加熱,以改善其流動(dòng)性.其質(zhì)量可以用差減法算出。

9.5將蒸餾釜安裝在蒸餾柱上(指小型蒸餾釜),扣上所有加熱套,在恰當的位置放置攪拌裝置并開(kāi)動(dòng)它。

9.6加熱蒸餾釜使試樣的溫度快速上升,但不要超過(guò)300℃/h,蒸餾釜表面的溫度不要超過(guò)400℃,否則，靠近蒸餾釜壁的試樣將會(huì )發(fā)生裂化。

注意:有些烴類(lèi)混合物不能長(cháng)時(shí)間承受400C的高溫,這種情況必須降低其表面溫度。

9.7給蒸餾頭補償加熱罩加電,維持蒸餾頭外壁的溫度比蒸餾釜內液體溫度約低40℃。

9.8逐漸減壓到某個(gè)適 當的起始壓力。使用圖7選擇預期的初餾點(diǎn)和最高切割溫度;使用表2選擇與它們相應的操作壓力。和從GB/T 17280試驗得到的渣油相似，如果試樣的初餾點(diǎn)為343℃左右,選擇0.133 kPa(1. 0 mmHg)是合適的。

注:有時(shí)在真正蒸館開(kāi)始之前試樣會(huì )發(fā)生很明是的脫氣現象,這種起泡現象一般在沒(méi)有可冷凝蒸氣時(shí)發(fā)生。

9.9當蒸餾開(kāi)始,可看到蒸氣進(jìn)入蒸餾釜頸部。將加熱量臧少到一定值,維持表2所選擇的蒸餾速率，調節補償加熱器,維持蒸餾頭玻璃夾套外壁的溫度比蒸氣的溫度低5℃。

注:雖然蒸餾速率允許在某一范國內,但推薦最大允許值的80%。

9. 10當觀(guān)察到的初始蒸 氣溫度為低于或達到150C時(shí),開(kāi)動(dòng)制冷機冷凝第一個(gè)組分，確?；厥?。如果壁上有固體蠟出現,為了準確,可用紅外燈或電吹風(fēng)機加熱接收器使餾分液化。對于自動(dòng)化操作的儀器，必須把接收器加熱到足夠使餾分液化的溫度,但又不能太高,保護輕餾分。

9.11如果餾分充滿(mǎn)接收器,或者到達切割溫度,停止接收或切換接收器。

9.11.1對于 手動(dòng)操作,使用真空適配器切割餾分,放空后用另一空接收器替換,將新接收器抽空后,再與系統接通。

9.11.2對自動(dòng)化操作的儀器,由于接收器轉換是自動(dòng)的,所以不必特別注意。

9.12記錄 下列觀(guān)察值

9.12.1時(shí)間:單位為h或min.

9.12.2餾 出物的體積:單位為mL。

9.12.3蒸氣溫度 :精確至0.5℃。

9.12.4蒸餾釜內液體的溫度:單位為℃。

9.12.5蒸餾頭壓力 :準確至1%。

9.12.6根據附錄E計算常壓下的溫度。

9.13繼續蒸餾,直到到達切割終點(diǎn)或者雖然沒(méi)有到達切割終點(diǎn)，但是蒸餾釜中液體的溫度到達290℃.

9.14到達此點(diǎn)，如果預計最終切割溫度到達時(shí)蒸餾釜中沸騰液體的溫度會(huì )超過(guò)320C,則減緩加熱直到蒸餾速率減慢，這個(gè)過(guò)程根據試樣的量需要2~10min,然后慢慢將壓力降到zui低。

9.15恢復原有加熱速率的90%,調節蒸餾速率在較低的水平(見(jiàn)表2),在此速率下壓力穩定后2min內不要切割餾分。

9. 16觀(guān)察蒸餾頭壓力，只要壓力不 上升,就繼續蒸餾。仔細對燕餾釜加熱以維持餾分的流出速率。當蒸餾釜中液體溫度到達310C之后,必須在1h內到達最終切割點(diǎn)。在蒸餾壓力上升或90%(V/V)的試樣被蒸出時(shí),不再繼續蒸餾。

注

1自動(dòng)真空控制器有時(shí)會(huì )掩籃開(kāi)始裂化時(shí)壓力初步上升的現象。

2如果餾出物超過(guò)試樣的90%(V/V).則蒸餾釜接近蒸干,不利于安全。

9. 17當到達最終切割點(diǎn)時(shí),開(kāi)始升壓,或者蒸出試樣的90%(V/V)后,不再繼續加熱,緩慢上升壓力，繼續攪拌.使渣油冷卻。

9.18打開(kāi)蒸餾釜絕熱罩,對于不銹鋼蒸餾釜,在冷卻盤(pán)管中通入空氣。

9.19當渣油溫度降到150C.取下并稱(chēng)量蒸餾釜,求出渣油的質(zhì)量。對于較大的蒸餾釜,使用約10kPa的壓力從裝油管壓出渣油。

9.20稱(chēng)量所有餾 分,精確到試樣質(zhì)量的0.1%。

9.21根據GB/T1884方法或GB/T13377方法測定所有餾分的密度,并使用GB/T1885方法換算出15℃或20℃的密度。

9.22對于小型蒸餾釜,用另外的蒸餾釜和溶劑如甲苯進(jìn)行蒸餾以洗滌蒸餾頭和冷凝管，然后蒸出并吹趕干凈溶劑,求出附著(zhù)量。該附者物可以單獨作為一個(gè)餾分處理,這樣要估計其密度;也可以將其混入渣油。如果渣油必須做進(jìn)-一步分析,則必須按第二種方法做。對于大型蒸餾釜,則必須按附錄F求附者量。注意后一種情況的附著(zhù)物包括蒸餾頭和蒸餾釜兩部分附著(zhù)物,必須單獨考慮.在這種情況下必須測定它們的密度。

10 計算

0.1 計算所有餾分和附著(zhù)量之和,由此算出占試樣的比例，結果必須在99. 6%(m/m)~100. 1%(m/m)之間才可以接受。在報告中表明實(shí)際損失和損失在總餾分中占的比例。

10.2根據每個(gè)餾分的相對密度和質(zhì)量計算每個(gè)餾分的體積。

11 報告

11.1作- -張包括下列內容的簡(jiǎn)表。

11.1.1 試樣的質(zhì)量,g。

11.1.2試樣15C或20C的密度,g/cm2,四位有效數字。

11.1.3試樣15C或20C的體積,mL。

11.1.4 總體積的增益或損失,精確到0. 1%。

11.1.5依據餾分的沸點(diǎn)列表,將渣油排在最后。

11.1.6 求出質(zhì)量和體積的累積百分比。

11.2將9.12所述各項觀(guān)察記錄數據列成第二張表附上。表3和表4分別是蒸餾報告和燕餾記錄的表格示例。