石油产品中残炭测定实验的教学改革

（中国石油大学（华东）化学工程学院，山东 青岛 266555）

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）化学工程学院，山东 青岛 266555）

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。

残炭；微量法；石油产品；组分

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[1-5]。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工艺。

《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0.6～1.0g，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0.1g左右，非常适合测定渣油中的组分（胶质、沥青质）。

前文[6]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性。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

CR-M12自动微量残炭测定仪（图1）。

1.3 实验方法

1.3.1 微量法测定残炭 参照GB/T17144[7]。

1.3.2 燃料油、催化油浆组分分离

参考SY-T 5119-2008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Fig.1 Automatic micro carbon residue instrument

图2 电炉法残炭测定器Fig.2 Electric furnace carbon residue instrument

1.3.3 四组分的分离[8]

样品用正庚烷沉淀法分离出正庚烷沥青质（C7沥青质）和可溶质，然后将可溶质在Al2O3（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18/5燃料油的饱和分含量最高，达到48.9%，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60.2%，沥青质含量较小，仅为2.4%。对于委内瑞拉380号燃料油和胜利稠油郑411#，饱和分，芳香分含量较高，而沥青质的含量较低；胜利稠油郑411#的胶质含量较高，所以，胜利稠油郑411#的残炭较高。

表1中的数据表明，委内瑞拉380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380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(m)Table 1 Sub-fractions content of fuel oil w %

(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380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Table 2 Carbon residue in fuel oil and their sub-fractions w %

由表2 可以看出，委内瑞拉380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42.9%，委内瑞拉380号燃料油的胶质、沥青质残炭值相差最小，为25.1%。另外，3种燃料油中，燃料油B的沥青质残炭值最大，达到了70.6%，催化油浆A的胶质残炭值最低，仅为26.0%。

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Table 3 Sub-fractions content of residues w %

由表3可得，轮古常渣的饱和分含量最高，达到27.2%；减压渣油A的芳香分含量最高，达到45.3%；而减压渣油C的胶质含量最高，达到36.4%，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18.5%。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%。

由表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)Table 4 Carbon residue in residues and their sub-fractions w%

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50.5%，轮古常渣的胶质、沥青质残炭值相差最小，为25.9%。

另外，4种渣油中，减压渣油C的沥青质残炭值最大，达到了73.1%，而减压渣油C的胶质残炭值最低，仅为22.6%。

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。

［1］范登利.残炭测定方法及数据的相关性探讨[J]．石油炼制与化工，2005，36（10）：61-65.

［2］魏国英.润滑油残炭测定方法[J]．合成润滑材料，2008，35（1）：17-19．

［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[J]．中国民航学院学报，2001，19（3）：52-54．

［4］魏国英.润滑油残炭测定方法[J]．合成润滑材料，2008，35（1）：17-19．

［5］任飞. 石油产品残炭值的测定[J]. 广东化工,. 2006,33(9)：63-64.

［6］王红,文萍.石油产品残炭测定方法的对比[J].现代仪器,2011,17(3):73 -75.

［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，1998:1-5．

［8］文萍，王红. 悬浮床加氢裂化产物中酸性含氧化合物的分布，石油学报（石油加工），2010.26(1):127-131

Teaching Reformation of Determination Experiment of Carbon Residue in Petroleum Products

WEN Ping, SUN Zhuo-hui, LI Shu-feng, MU Bao-quan, LI Chuan
（College of chemical Engineering, China University of Petroleum, Shandong Qingdao 266555，China）

Teaching reformation of determination experiment of carbon residue in petroleum products was carried out in our college. Fuel oil and residues were separated into four sub-fractions, including saturates, aromatics, resins and>n-C7asphaltene. Carbon residue in fuel oil, crude oil and residues and their sub-fractions were determined by automatic micro carbon residue instrument. The experimental results show that, the higher n-C7asphaltene, the larger carbon residue. Carbon residue was mainly distributed in asphaltene of petroleum.

Carbon residue; Micro method; Petroleum product ; Sub-fractions

O 657

： A

： 1671-0460（2014）04-0509-03

2013-09-13

文萍（1971-），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-mail：wenpinig@upc.edu.cn。