建立液体石油产品烃类族组成的测定及影响因素分析

蔡　华， 韩君华， 洪丽静， 张　旭， 刘芳芳

(中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司， 辽宁　辽阳　111003)



建立液体石油产品烃类族组成的测定及影响因素分析

蔡华， 韩君华， 洪丽静， 张旭， 刘芳芳

(中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司， 辽宁辽阳111003)

利用气相色谱法在石油产品分离方面的应用，以正戊烷作为标准物质，通过分析正戊烷保留时间、柱温调节和气体流速等影响因素，建立了气相色谱法分离测定液体石油产品族组成分析方法，研究了在测定液体石油产品烃类组成中影响测定结果的主要因素，结果准确，相对标准偏差在0.94%～3.60%范围内，所得到的分析结果有利于今后液体石油产品的分离研究。

气相色谱；族组成；影响因素

液体石油产品烃类族组成是非常重要的分析指标，对生产工艺操作参数的调整、加工工艺条件的确定及各种油品使用性能的改进都有着重要的参考意义。通过测定其族组成，可直观的掌握汽油调和组分如催化裂解汽油、热裂解汽油、催化重整汽油的质量特点。我国出口的石脑油把烃类组成分析作为了一项重要的质量控制指标，很多国家如美国、加拿大、独联体、日本等也把该项组成列为重要的质量控制指标。因此，液体石油产品烃类组成的分析方法在石油工业上的应用十分广泛，但是其分析方法的影响因素非常复杂，建立气相色谱法分离石油产品的烃类组成[1]，并讨论了其测定过程中的主要影响因素。

1　实　验

1.1测定原理

样品由注射器注入进样口，被载气带入色谱柱，在色谱柱内待测样品各组分达到分离，分离后由载气带入氢火焰离子化检测器检测，记录色谱图，应用微机中的族组成测定软件，利用归一化法计算各组成的百分含量。

1.2仪器与试剂

(1)气相色谱仪(HP 5890)：配有氢火焰离子化检测器，温控精度为±0.1 ℃。

(2)色谱柱：石英毛细管柱，固定液为甲基硅酮，柱长50 m，内径0.25 mm。

(3)数据处理装置：积分仪(HP 3396)。

(4)驱动器：单驱低密驱动器，可启动并操作低密三寸磁盘(HP 9114B)。

(5)分析软件：轻质石油产品族组成(PNA)分析的专用软件。

(6)载气及其它：

载气：氮气，纯度大于99.9%；

燃气：氢气，纯度大于99.9%；

助燃气：干燥的压缩空气；

标样：正戊烷，分析纯；

(7)微量注射器：10 μL。

1.3试验步骤

1.3.1色谱仪启动后，设定以下操作条件，调节仪器稳定后，在积分仪和驱动器上进行操作，通过控制气体压力以达到控制精确流量，条件稳定后进样。

载气(N2)：压力400 kPa；

燃气(H2)：压力180 kPa；

助燃气(空气)：300 kPa；

分流比：120:1；

辅助气(N2)：25 mL/min；

隔垫吹扫(N2)：2 mL/min；

柱前压：115 kPa，或能使正戊烷的保留时间在9.845±0.1范围的其它压力；

汽化室温度：250 ℃；

检测器温度：300 ℃；

进样量：1 μL；

柱温：程序升温工作模式：

1.3.2正戊烷保留时间的测定

在上述操作条件下，注射0.4 μL正戊烷，测其保留时间。若其保留时间不在9.845±0.1范围内，则调整柱前压，至其保留时间达到要求。

1.3.3样品测定

仪器稳定后，将分析软件插入驱动器，在积分仪上进行文件命令操作。操作完毕，注入0.8～1.0 μL样品，记录积分仪上色谱图及结果。如积分仪对样品中的组分定性有误时，需要对色谱峰进行修正，在积分仪上进行修正命令操作，重新打印，从而得到最终正确的结果。分析谱图见图1。

图1　某石脑油分析色谱图

1.3.4数据分析

以分析石脑油样品为例，定量方法应用面积归一化法，族组成结果见表1。

表1　某石脑油各组分组成

其中正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃均为C3～C12混合物的总和。另外，依据以上各组成可以依照公式计算出芳潜的含量为36.04。

2　结果与讨论

2.1准确度与精密度试验

2.1.1准确度实验

正戊烷作为标准物质，调整其保留时间在9.845±0.1范围内，即可对组分定性分析。正戊烷的准确浓度为定量分析的依据。以验证方法的准确度。

2.1.2精密度试验

对同一样品做了5次色谱分析，以验证方法的精密度，数据见表2。

表2　某石脑油各组分组成精密度试验

注：未知峰计算为100差减法，对结果无影响无需计算标准偏差。

2.2影响因素分析

(1)正戊烷保留时间的测定，必须保证其保留时间范围在9.845±0.1之内，如果正戊烷定性的保留时间不精确，会直接影响所有组分的定性分析。因此需要精确调整柱前压，直至保留时间达到要求方可进样品。

(2)柱温的调节[2]。石油产品的组成非常复杂，沸点范围宽，若使用恒定柱温分析，低沸点组分会很快流出，峰形窄且易重叠，高沸点组分则流出很慢，峰形扁平且拖尾。选择多阶线性程序升温的工作模式有效的解决了这一问题，柱温呈线性增加，各组分都可在最佳分离度下分离，分析准确且缩短分析时间。

(3)气体流速的选择[3]。载气流速对柱效率和分析速度都产生影响。载气流速过高或者过低都将降低柱效率。载气、燃气、助燃气的流速控制以及分流比都需要在最佳比例才能保证有较高的分离度。

3　结　论

气相色谱法测定液体石油产品族组成分析方法的建立 ，解决了石脑油组成测定的难题。通过设定色谱条件及程序，可实现对石脑油的质量评定。方法的精密度和准确度都较高。

[1]黄一石,吴朝华,杨小林.仪器分析.4版[M].北京:化学工业出版社,2013:255-270.

[2]刘珍.化验员读本下册.4版[M].北京:化学工业出版社,2004:386-388.

[3]王秀萍,王宪恩.仪器分析技术.3版[M].北京:化学工业出版社,2004:7-19.

Determination of Hydrocarbon Group Composition of Liquid Petroleum Products and Its Influencing Factors Analysis

CAI Hua, HAN Jun-hua, HONG Li-jing, ZHANG Xu, LIU Fang-fang

(PetroChina Liaoyang Petrochemical Company, Liaoning Shenyang 111003, China)

Based on the application of gas chromatography in the separation of petroleum products, using n-pentane as the standard substance, regulating effect factors such as n-pentane retention time, gas flow rate and column temperature were analyzed, a gas chromatographic method was established for the separation and determination of the family composition of liquid petroleum products. The main factors affecting the determination results of hydrocarbon composition in liquid petroleum products were studied and the result was accurate. Relative standard deviated in the range of 0.94%～3.60%. The obtained results were beneficial to the separation of liquid petroleum products in the future.

gas chromatographic; family composition; influencing factors

蔡华(1985-)，女，2007年毕业于辽宁大学，工作单位为辽阳石化分公司生产监测部，任中心化验室工程师。

O657.7

B

1001-9677(2016)016-0134-02