石油產品的分類及質量檢測的常用方法和注意事項

概述

　　石油產品的分析是用化學的、物理的、或物理化學的試驗方法，分析檢測石油產品質量的理化性質和石油產品使用性能的科學方法。我們在對于各類產品進行分析時，所運用到的分析方法、分析儀器等也需要做到量體裁衣，有的放矢。

　　我們習慣上將未經過處理的石油叫做原油，是烷烴、環烷烴、 芳香烴和烯烴等多種液態烴的混合物。將石油通過加氫、脫硫、蒸餾等多種處理方式，可以得到多種石油產品，我們通常用餾程加以區分。

1 石油產品分析的主要任務

　　a.檢驗石油質量

　　b.評定產品使用性能

　　c.對油品質量仲裁

　　d.為制定加工方案提供基礎數據

　　e.為控制工藝條件提供數據

2 石油產品分類

　　汽油：餾程30~205℃，車用汽油的抗爆性用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。汽油抗爆能力的大小與化學組成有關，帶支鏈的烷烴以及烯烴、芳烴通常具有優良的抗爆性。由于汽油的餾程溫度較低，我們可以通過GC-MS（氣相色譜-質譜聯用儀）對其進行直接測試，得到汽油的具體組分，同時測試辛烷值來判斷其品質的高低。

　　柴油：餾程180~370℃的稱為輕質柴油，餾程350~410℃的稱為重質柴油。其燃燒性能用十六烷值來表示，十六烷值越高，燃燒性能越好。我們可以通過硫含量、酸度、殘碳、灰分、閃點、凝點等一系列測試來對柴油進行定性分析。

　　煤油：餾程180~310℃（不是絕對的，在生產時常需根據具體情況變動），碳原子數C11~C17的高沸點烴類混合物，主要成分是飽和烴類，還含有不飽和烴和芳香烴。因品種不同含有烷烴28-48%，芳烴20-50%或8%～15%，不飽和烴1-6%，環烴17-44%，此外，還有少量的雜質，如硫化物（硫醇）、膠質等。對于煤油的分析，需要綜合運用紅外、核磁、GC-MS、元素分析等多種手段，同時測試其密度、沸點、閃點等對其物理性質進行表征。

　　潤滑油：從石油制得的潤滑油約占總潤滑劑產量的95%以上，除潤滑性能外，還具有冷卻、密封、防腐、絕緣、清洗、傳遞能量的作用。目前市售的潤滑油均不是從石油中直接蒸餾得到，而是由基礎油和添加劑兩部分組成。基礎油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質，添加劑則可彌補和改善基礎油性能方面的不足，賦予某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。

　　在對潤滑油產品的分析過程中，需要用到柱層析分離，將潤滑油中的基礎油部分和添加劑部分分開，對基礎油和添加劑兩個部分分別進核磁、紅外等多種分析測試，綜合多種譜圖分析結果來還原潤滑油的構成。

　　石蠟油：其中包括石蠟、石油瀝青、石油焦等組分，是碳鏈長度較高的石油分離產物。其中，石蠟為固體烷烴，碳原子數約為18～30的烴類混合物，主要組分為直鏈烷烴(約為80%～95%)，用于制高級脂肪酸、高級醇、火柴、蠟燭、防水劑、軟膏、電絕緣材料。對于石蠟，我們通常進行熔點以及含油量的測試，來對其進行表征。石油瀝青主要供道路、建筑用，石油焦用于冶金（鋼、鋁）、化工（電石）行業做電極。

　　總而言之，從石油中得到的各種產品有著自己獨特的物理以及化學性質，可以運用在日常生活中的各個方面。因此我們在對于此類產品進行分析時，所運用到的分析方法、分析儀器等也需要做到量體裁衣，有的放矢。

3 檢測的常用方法及注意事項

　　為了精確檢測油品的理化性質，針對粘度、閃點、餾程、凝點、酸值、殘炭等常見試驗的測定，歸納、梳理、介紹了各試驗的基本概念與注意事項。油品質量檢驗注意事項的明晰，有利于提高測試人員的測試水平，進而保證了試驗結果的可靠性。

　　粘度

　　粘度是評價油品流動性能的指標,是油品質量檢測時的必檢項目，是生產工藝不可缺少的物理參數之一。所以對粘度的檢測具有重要意義。

　　油品粘度與它的化學組成密切相關，它反映了油品烴類組成的特性，油品粘度通常隨著它的餾程增高而增加。但同一餾程的餾分，因化學組成的不同，粘度大小也不同，其烷烴粘度<異構烷烴<環烷烴；同一碳數時，烷烴粘度<環烷烴粘度；在單環和雙環烴化合物中，環烷、環烷一芳烴的粘度>芳烴粘度，但在三環及三環以上的化合物中，芳烴的粘度卻高于環烷烴及環烷一芳烴粘度，而且在環狀化合物中隨著側鏈長度的增加及側鏈數目的增加，粘度增加。

　　閃點

　　在油品檢測的指標中，有一個重要的指標，那就是閃點。閃點是衡量油品在貯存、運輸和使用過程中安全程度的指標，因此做好閃點檢測至關重要。

　　油品的閃點是預示出現火災和引爆危險程度的指標，采用標準的開口閃點測定儀或閉口閃點測定儀（可點擊進行詳細了解）來進行測定，是評價石油產品安全性的指標。閃點是可燃性液體的蒸氣同空氣的混合氣在臨近火焰時，發生短暫閃火的最低溫度。

　　閃火是微小的爆炸，意味著在此溫度下油品揮發產生的油蒸氣已在空氣中達到爆炸所需的濃度。只有混合氣中可燃性氣體的體積分數達到一定數值時，遇火才能爆炸。濃度過小或過大都不會發生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸界限。在爆炸界限內，可燃氣在混合氣中的最低體積分數稱為爆炸下限；最高體積分數稱為爆炸上限。

　　油品的閃點就是指常壓下，油品蒸氣與空氣混合達到爆炸下限或爆炸上限的油溫。通常情況下，高沸點油品的閃點為其爆炸下限時的油品溫度。因為該溫度下液體油品已有足夠的飽和蒸氣壓，使其在空氣中的含量恰好達到油品的爆炸下限，因此一遇明火立即發生爆炸燃燒。

　　由于在試驗條件下油品用量很少，著火后瞬間可燃混合氣即已燒盡，所以人們看到的只是短暫的火苗一閃。而低沸點油品，如汽油及易揮發的液態石油產品，在室溫下的油氣濃度已經大大超過其爆炸下限，其閃點實際上是它的爆炸上限的油品溫度。若冷卻以降低汽油的蒸氣壓，也可以測得爆炸下限所對應的閃火溫度。由于閃點是衡量油品在貯存、運輸和使用過程中安全程度的指標，所以測定低沸點油品爆炸下限的溫度沒有實際意義。

　　燃點

　　在測定油品開口閃點后繼續升高溫度，在規定條件下可燃混合氣能被外部火焰點燃，并連續燃燒不少于5秒時的最低溫度，稱為燃點，通常稱為開口杯法燃點，是采用標準開口閃點和燃點測定儀進行測定，原則與測定開口閃點一致。閃點低于45℃液體的稱為易燃液體，閃點高于45℃的液體稱為可燃液體。

　　自燃點

　　將油品加熱到很高的溫度后，再使之與空氣接觸，無需引火點燃，油品即因劇烈氧化而產生火焰自行燃燒，這就是油品的自燃現象，能發生自燃的最低油溫，稱為自燃點。用標準的自燃點測定儀進行測定。

三者的組成關系

　　1.與化學組成有關

　　通常情況下，烷烴比芳烴容易氧化，故含烷烴多的油品自燃點比較低，但其閃點卻比粘度相同而含環烷烴和芳烴較多的油品高。在同類烴中，隨相對分子質量增大，自燃點降低，而閃點和燃點增高。對碳原子數相同的烴類，自燃點的順序為:烷烴<環烷烴，烯烴<芳烴；嫩點的順序正好相反:烷烴>環烷烴，烯烴>芳烴。

　　2.與餾分組成有關

　　油品的閃點與其蒸氣壓有關，亦與其餾分組成有關，油品的沸點越高、餾分越重、相對分子質量越大，其閃點越高。反之，油品的沸點越低，餾分越輕，相對分子質量越小，越易揮發，其閃點和燃點越低。油品閃點和燃點的高低取決于低沸點烴類含量，烷烴的閃點比對應的烯烴要高。

　　油品閃點的高低取決于油品中沸點最低的那部分烴類的含量。當有極少量輕油混入到高沸點油品中時，就能引起閃點顯著降低。例如，某潤滑油中摻入1%的汽油，閃點可從200℃降至170℃。正是由于這一原因，原油的閃點是很低的，它和低閃點油品一起被列入易燃物品之中。與燃點相反，油品的沸點越低，越不易自燃，其自燃點就越高；反之，自燃點越低。對同一烴類:沸點越高其燃點越高；沸點越高其自燃點反而較低。

　　餾程的測定

　　油品在規定條件下蒸餾所得到的以初餾點和終餾點表示其蒸發特征的溫度范圍叫餾程。它常以一定蒸餾溫度下餾出物的體積百分數或餾出物達到一定體積百分數時讀出的蒸餾溫度來表示。

　　餾程既是鑒定蒸發性、判斷油品使用性能的重要指標，也是區別不同油品的重要指標之一，對其控制分析的準確性與否，直接影響到產品的質量和產量。輕質石油產品，如車用汽油、車用柴油、溶劑油和煤油等的餾分測定見GB/T 255《石油產品餾程測定法》和GB/T 6536《石油產品常壓餾程特性測定法》；重柴油、蠟油、原油等重質餾分測定見SH/T 0165《高沸點范圍石油產品高真空蒸餾測定法》。

　　其注意事項如下：

　　1.不同的油品使用不同孔徑的石棉墊，以控制蒸餾瓶下面來自熱源的加熱面。

　　2.測定餾程要嚴格控制加熱速度與大氣壓力，以避免其對測定結果的影響。

　　3.試驗之前必須對試樣進行脫水，以避免產生突沸沖油現象，防止引起著火和燙傷事故。油中含水也使測定結果產生誤差。

　　4.蒸餾瓶要干凈，不允許有積炭，否則會降低導熱性，從而對結果產生較大的影響。

　　5.溫度計桿的位置不正確，使測定結果發生錯誤。

　　6.蒸餾瓶、溫度計與冷凝管相連接的地方都應涂上火棉膠，以防止組分的揮發，使餾出溫度偏高。

　　7.冷凝管在試驗之前必須擦拭干凈.否則其中的殘留液會影響初餾點及各餾出溫度。

　　8.接收餾出液的量筒必須和試樣的溫度相近，并符合相應的試驗方法要求，以防餾出液的揮發，影響餾出溫度。

　　傾凝點的測定

　　石油產品是多種烴類的復雜混合物，每一種烴類都有它自己的凝點。凝點作為油品儲運中質量檢查的依據之一，用于評估油品中含蠟量，是判斷油品低溫流動性能的重要指標。

　　具體而言，石油產品的凝點是指在規定的試驗條件下，將盛于試管內的試油冷卻并傾斜45°，經過1 min后，油面不再移動的最高溫度。影響凝點測定的主要因素有油品的化學成分、冷卻速度、熱處理等。油品凝點的測定見GB/T 510《石油產品凝點測定法》。

　　其注意事項如下：

　　1.試驗所用試管、套管、溫度計應符合標準要求，溫度計應定期檢定。

　　2.控制冷卻劑的溫度，比試油的預期凝點低78 ℃。

　　3.試管中試樣一定要在水浴中預熱到（50±1）℃，再在室溫中冷卻到（35±5）℃。

　　4.注意溫度計插放的位置，測定時固定好溫度計在試管中的位置，保證石蠟“結晶網5.油品含水時，測定凝點前要進行脫水處理。

　　6.冷卻過程中需要注意的是“結晶網絡”的人為破壞，一旦發現就要按規定重新進行預熱與冷卻。

　　酸值的測定

　　酸度和酸值都是表明油品中含有酸性物質的指標，用于控制油品腐蝕性能和使用性能。通過測定油品的酸度和酸值，可以判斷油品中酸性物質含量的大小、油品的腐蝕性、油品的使用性能與變質程度。分別見GB/T 258《汽油、煤油、柴油酸度測定法》和GB/T 264《石油產品酸值測定法》。

　　其注意事項如下：

　　1.測定酸度（值）時，采用95%的乙醇作為溶劑，而不用水。

　　2.按規定進行2次測定，煮沸5 min，并趁熱滴定（3 min）。

　　3.測定酸度（值）時，加入指示劑不能過多。

　　4.使用堿性藍作指示劑，判定時應以藍色剛消失恰顯紅色為終點；使用酚酞作指示劑時，滴定時呈現淺玫瑰紅色為終點。

　　5.為減少滴定誤差，滴定將近終點時，逐滴加入堿液，估計差12滴時，則半滴半滴加。

　　6.為便于觀察指示劑的變化，在錐形瓶下面襯以白紙或鋪白色瓷板。

　　7.對于顏色較深的油品，用指示劑測定顯然不合適，應改用電位滴定或其他方法確定終點，如GB/T 7304《深色石油產品酸值測定法（電位滴定法）》。

　　殘炭的測定

　　油品的殘炭是指將油品放入殘炭測定器中，在不通入空氣的試驗條件下，加熱使其蒸發和分解，排出的氣體燃燒后所剩余的焦黑色殘留物。它是衡量油品中膠狀物質和不穩定化合物的間接指標，其值越大，表明油品中不穩定的烴類和膠狀物質就越多。石油產品的殘炭測定法有GB/T41733-2022《有機熱載體殘炭測定法（充氮法）》、GB/T 268《石油產品殘炭測定法》、SH/T 0170《電爐法殘炭》和GB/T 17144《微量殘炭法》，測定結果用質量分數表示。

　　其注意事項如下：

　　1.搖勻試樣（粘稠和含蠟的油品應預先加熱到50 ℃～60 ℃）。

　　2.含水量0.5%的試樣，按石油產品蒸餾脫水法進行脫水。

　　3.在確定試驗結果時，坩堝內的殘留物應是發亮的，不然則重新測定。如果在第二次分析獲得的殘留物相同，可認為結果正確。

　　4.坩堝的冷卻和稱重操作應嚴格按規程上的要求進行：

　　空坩堝在燃燒以后，先在空氣中放置12 mim，然后移入干燥器中，冷卻約40 min后稱重。試樣殘留物燃燒結束并從鐵坩堝中取出坩堝后，在空氣中放置12 min，移入干燥器中冷卻約40 min后稱重。若坩堝冷卻時間過長，因溫度降至很低可能會吸收空氣中的水分，使坩堝質量增加。

　　通過對油產品粘度、閃點、餾程、凝點、酸值、殘炭的概念的理解及試驗測定注意事項的指出，可以有效提升試驗檢測水平，對加強煉油產品的質量管理，提高與保證油品的質量水平，明確油品的質量責任，滿足自然環境的要求以及保護消費者的合法權益具有一定的實際意義。