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原油水分全自动检测方案浅析

文章来源:未知  人气:  发布时间:2020-05-29

概述:本文结合现场检测经验,分析当前油品实验室几种原油水分检测方法的利弊,并推出一种全自动原油水分检测的技术方案,作为一线油品分析人员的技术参考。

 

       水分含量是原油的必检指标,尤其在炼化厂工艺监控和各运输、存储的交易环节,该指标是原油计量估价、工艺参数优化的重要依据。

       以目前的原油开采工艺和运输方式,一般认为水分在两个环节带入:注水压采环节的渗入和运输贮存过程中因温差变化而引起的水汽吸入。而由于原油组成复杂,水在原油中的存在形式也各种各样,一般认为以三种形态存在:悬浮水、游离水和溶解水。

       目前各油品实验室检测原油水分的方法有多种,也有多个标准支持。主要方法包括:仲裁的蒸馏法(GB/T 8929)、流通环节常用的离心法(GB/T 6533)、炼化厂常用的卡尔费休法(GB/T 1146和GB/T 11133)、以及电脱法(SY/T 5402)等等。

       先从蒸馏法讲起,GB/T 8929的方法跟GB/T 260思路基本一致,只是对共沸溶剂和取样量等条件做了限定。作为原油水分检测的仲裁法,可以准确、稳定的测定原油的总水含量,在各油品实验室广泛使用,普及率极高。

         蒸馏法弊端主要在几个方面:

一是分析时间过长,动辄一小时的分析时间,而且还有前期样品准备和后续的系统清洗,效率较低;

二是全程手动,无法实现自动化,实验员需要操作需要接触大量有毒有害试剂,且需要定期观测馏出液,耗时耗力;

         三是检测精度低,对于低水含量的样品,结果数据的重现性显著下降。

         离心法(GB/T 6533)的操作相对便捷,分析时间也较短,且可同时出原油沉淀物的结果,但实验精度远不及蒸馏法,更无法与卡尔费休法相比。而且由于原理限制,无法测定溶解水(颗粒小于5μm的水分),因此,离心法往往用于结果要求粗糙的交易交割环节。

         在严格控制工艺参数的炼化环节,往往配备卡氏水分仪辅助原油水分检测。卡氏水分的几大优势:

        1)精度高,尤其是库仑法微量水分仪,精度可到μg水(微克)的级别;

        2)分析时间短,几分钟即可获取结果;

        3)跟蒸馏法一样,检测结果为总水含量。

       但库仑法微量水分仪的弊端也非常的明显,且由于原油样品组分复杂,会严重干扰卡尔费休反应。

       这种干扰主要来自几个方面:

       首先是溶解性的问题。库仑法微量水分仪的阳极液主要成分是醇+有机碱(吡啶或咪唑)这些极性试剂,而原油主要成分是非极性的物质,这就造成了两相分离,使得水分释放会显著减缓。一般通行的做法是加入助溶剂,如氯fang、二甲苯等等。但是随着助溶剂的加入,电极电位/电流系统稳定性随之下降,极易出现几个原油样品测试完之后因漂移无法稳定而需要更换电解液(阳极液)的现象。

       第二个问题是以蜡质为代表的这一类物质,这类物质含量不高,但是无法溶解于一般的助溶剂中,蜡质会附着于指示电极的铂针和发生电极的铂网表面,造成电极钝化,典型的现象是检测结果升高且阳极液发红(碘过量),出现过滴定。

       第三个问题是原油里面的还原性物质,比较有代表性的是硫醇,它会与碘发生副反应而造成结果偏高,因此,严格的数据需要扣减这些还原性物质的影响。

       而且,由于库仑法微量水分仪的阳极液是相对固定的,一般不配备自动换液装置,导致在分析原油这些复杂油样的时候,会出现频繁手动换液的情况,增加人工和耗材的投入。

      基于当前原油水分检测的现状,应油品实验室安全化、健康化和自动化检测的需求,杰赛恩科技结合自身平台,推出全自动原油微水检测方案。

       该方案由一台WKT-V1卡氏炉(又名卡氏加热炉或卡氏水分进样器)和一台高精度库仑法微量水分仪(WKT-A9精湛型卡尔费休水分检测仪)组成。客户只需将称量好的油样放置于样品仓后,一键启动即可自动完成原油水分的自动分析。

        该方案符合GB/T 11133“石油产品、润滑油和添加剂中水含量的测定 (卡尔费休库仑滴定法)”的方法C“水分蒸发器间接滴定法”。

        水分蒸发器,业内也叫“卡氏炉”,又名卡氏水分进样器或卡氏水分加热炉。原理是加热顶空进样法,就是把一定量的样品在密封的卡氏瓶中加热到水沸点以上,然后使用干燥的载气将挥发的水汽带到卡氏反应杯中进行滴定分析。跟蒸馏法的思路一致,为了提高水汽挥发效率,会加入助沸(共沸)试剂,如正己烷、二甲苯等等,考虑到石化样品有些闪点较低,往往使用惰性气体(一般是氮气)作为载气。

       卡氏炉法在原理上实质跟蒸馏法是一致的,可以理解为卡氏瓶就是一个微型版的蒸馏瓶,只不过检测器不一样,卡氏炉法的检测器是卡氏水分仪,而蒸馏法的检测器,就是人的眼睛。

      卡氏炉法的优点非常明显,兼备了卡氏水分仪的高精度、专一性和蒸馏法的普适性。所谓专一性,是因为尽管挥发出来的不止水蒸气(还有部分轻组分),但是卡尔费休反应专一的只跟水反应;所谓普适性,就是适用各种类型的样品的意思。

       在原油这类样品的水分检测中,卡氏炉非常有用,因为它可以有效的将待测的水蒸气(连同共沸溶剂)挥发溢出,而干扰的物质,如不易溶解的大分子,以及会造成铂针、铂网钝化的蜡质等残留在卡氏瓶内,做到有效分离,准确检测。

       我们期望这套系统能有效满足油品实验室原油水分健康、安全、自动的检测需求,也欢迎大家来电来邮跟我们交流相关的技术细节。

 

参考文献:

GB 36170     原油

GB/T 260     石油产品水含量的测定(蒸馏法)

GB/T 8929    原油水含量的测定(蒸馏法)

GB/T 6533    原油水合沉淀物测定法(离心法)

GB/T 1146    原油水含量测定(卡尔费休库仑滴定法)

GB/T 11133   石油产品、润滑油和添加剂中水含量的测定 (卡尔费休库仑滴定法)
杰赛恩科技 www.checksci.com
2020-05-29

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