石油產品中殘炭測定實驗的教學改革

（中國石油大學（華東）化學工程學院，山東 青島 266555）

石油產品中殘炭測定實驗的教學改革

文 萍，孫卓輝，李庶峰，沐寶泉，李 傳

（中國石油大學（華東）化學工程學院，山東 青島 266555）

論文針對中國石油大學化學綜合實驗中殘炭測定項目進行教學改革。選取燃料油和渣油為原料，對石油產品進行四組分的分離，將原料分為飽和分、芳香分、膠質和正庚烷瀝青質。用自動微量殘炭儀測定原料及各組分的膠質、瀝青質中的殘炭，研究殘炭在石油產品組分中的分布。結果表明：石油產品中的殘炭主要來源于樣品中的膠質和瀝青質。自動微量殘炭測定法適合測定油品組分中的殘炭。

殘炭；微量法；石油產品；組分

石油產品的殘炭值，指油品在特定的高溫條件下，經過蒸發及熱裂解過程后，所形成的炭質殘余物占油品的質量百分數[1-5]。殘炭值可用來表征油品相對生焦傾向的大小，用于指導原料的選擇及油品的生產工藝。

《化學綜合實驗》是中國石油大學（華東）應用化學專業的必修課，其中的“渣油殘炭測定”、“渣油四組分分離”是兩個必做的實驗。教學實驗中一直延用電爐法測定油品殘炭，但電爐法測定渣油殘炭需要的樣品量較多，為0.7～1 g，且污染嚴重。四組分實驗中，渣油的取樣量僅為0.6～1.0g，分離后各組分（主要是膠質、瀝青質）的樣品量太少，無法用電爐法測定。組分（膠質、瀝青質）中的殘炭量無法用電爐法進行測定，因此此項目一直未能開設，而只能用電爐法測定渣油中的殘炭含量。而現在國際上普遍使用的“自動微量殘炭測定法”，取樣量少，含殘炭量高的油品可以取0.1g左右，非常適合測定渣油中的組分（膠質、瀝青質）。

前文[6]以燃料油、原油和渣油為原料，考察了電爐法和微量法殘炭測定數據的相關性。結果表明，微量法測定殘炭比電爐法測定殘炭自動化程度高，操作簡單省時，應用范圍廣；原油和燃料油的電爐法和微量法殘炭數據相關性較好。

本文將渣油四組分分離、渣油殘炭測定、自動微量殘炭測定分析結合起來，研究了膠質、瀝青質在渣油組分中的分布，為學生實驗提供理論基礎數據，旨在提高石油高校教學實驗質量，讓殘炭測定方法與世界各國統一，并能將其方便地用于渣油組分中殘炭的測定。這樣既可以訓練學生綜合分析問題的能力，又可以加深學生對理論教學內容的深化理解。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

燃料油，原油，渣油。

1.2 主要實驗儀器

CR-M12自動微量殘炭測定儀（圖1）。

1.3 實驗方法

1.3.1 微量法測定殘炭 參照GB/T17144[7]。

1.3.2 燃料油、催化油漿組分分離

參考SY-T 5119-2008原油族組分柱色譜分離常規方法。

圖1 自動微量殘炭測定儀Fig.1 Automatic micro carbon residue instrument

圖2 電爐法殘炭測定器Fig.2 Electric furnace carbon residue instrument

1.3.3 四組分的分離[8]

樣品用正庚烷沉淀法分離出正庚烷瀝青質（C7瀝青質）和可溶質，然后將可溶質在Al2O3（含水1%）色譜柱上進行四組分分離，得到飽和分、芳香份、膠質。

2 結果與討論

2.1 殘炭在石油產品組分中的分布

分別考察殘炭在燃料油和渣油中的分布。

2.1.1 殘炭在燃料油組分中分布。

將燃料油進行四組分分離，并測定膠質和瀝青質的殘炭值，研究石油產品中殘炭在組分中的分布。

(1) 燃料油中四組分含量

對燃料油進行四組分分離，四組分含量見表1。

由表1可得，燃料油中的飽和分和芳香分含量較多。京博18/5燃料油的飽和分含量最高，達到48.9%，而瀝青質含量最少，僅為1.6%。催化油漿的芳香分含量最高，達到60.2%，瀝青質含量較小，僅為2.4%。對于委內瑞拉380號燃料油和勝利稠油鄭411#，飽和分，芳香分含量較高，而瀝青質的含量較低；勝利稠油鄭411#的膠質含量較高，所以，勝利稠油鄭411#的殘炭較高。

表1中的數據表明，委內瑞拉380號燃料油、燃料油B、催化油漿。

分離出幾種燃料油的四組分后，分別測定了委內瑞拉380號燃料油、燃料油B和催化油漿A的膠質、瀝青質的殘炭值。

表1 燃料油四組分含量(m)Table 1 Sub-fractions content of fuel oil w %

(2) 燃料油及其組分殘炭值

測定了燃料油組分的殘炭值，對燃料油中殘炭在其四組分中的分布進行考察。

委內瑞拉380號燃料油、燃料油B和催化油漿A組分中的殘炭值見表2。。

表2 燃料油及其組分殘炭Table 2 Carbon residue in fuel oil and their sub-fractions w %

由表2 可以看出，委內瑞拉380號燃料油、燃料油B和催化油漿A的膠質殘炭值要小于瀝青質的殘炭值。催化油漿A的膠質、瀝青質殘炭值相差最大，達到42.9%，委內瑞拉380號燃料油的膠質、瀝青質殘炭值相差最小，為25.1%。另外，3種燃料油中，燃料油B的瀝青質殘炭值最大，達到了70.6%，催化油漿A的膠質殘炭值最低，僅為26.0%。

由上述可見，在燃料油中，殘炭主要分布在膠質和瀝青質中。

2.2 殘炭在渣油組分中的分布

2.2.1 渣油的四組分分離

選取減壓渣油A、減壓渣油B、輪古常渣及減壓渣油C為原料，對渣油進行四組分分離，四組分含量見表3。

表3 不同渣油的四組分含量Table 3 Sub-fractions content of residues w %

由表3可得，輪古常渣的飽和分含量最高，達到27.2%；減壓渣油A的芳香分含量最高，達到45.3%；而減壓渣油C的膠質含量最高，達到36.4%，這可以表明，減壓渣油C的殘炭含量最大。而輪古常渣的瀝青質含量最高，達到18.5%。對于減壓渣油A和減壓渣油B，瀝青質含量最低，僅為4.6%和5.6%。

由表2 和3可得，渣油的膠質和瀝青質的含量較燃料油的含量高；飽和分芳香分含量較燃料油的含量低。

2.2.2 渣油及其組分的殘炭值

測定了幾種渣油的四組分含量和組分的殘炭值，對渣油中殘炭在其四組分中的分布進行考察。

減壓渣油A、減壓渣油B、輪古常渣等渣油的組分殘炭值見表4。

表4 渣油及其組分的殘炭(m)Table 4 Carbon residue in residues and their sub-fractions w%

由表4可以看出，減壓渣油A、減壓渣油B、輪古常渣、減壓渣油C的膠質殘炭值要小于瀝青質的殘炭值。

減壓渣油C的膠質、瀝青質殘炭值相差最大，達到50.5%，輪古常渣的膠質、瀝青質殘炭值相差最小，為25.9%。

另外，4種渣油中，減壓渣油C的瀝青質殘炭值最大，達到了73.1%，而減壓渣油C的膠質殘炭值最低，僅為22.6%。

4 結 論

(1) 在燃料油中，殘炭主要分布在膠質和瀝青質中。

(2) 在渣油中，殘炭主要來源于樣品中的膠質和瀝青質，主要是瀝青質。

(3) 自動微量殘炭測定法適合測定渣油組分中的殘炭。

［1］范登利.殘炭測定方法及數據的相關性探討[J]．石油煉制與化工，2005，36（10）：61-65.

［2］魏國英.潤滑油殘炭測定方法[J]．合成潤滑材料，2008，35（1）：17-19．

［3］李明，梁家昌，袁漢珍，杜有如．一種用核磁共振氫譜測定航空潤滑油與航空燃油殘炭的新方法[J]．中國民航學院學報，2001，19（3）：52-54．

［4］魏國英.潤滑油殘炭測定方法[J]．合成潤滑材料，2008，35（1）：17-19．

［5］任飛. 石油產品殘炭值的測定[J]. 廣東化工,. 2006,33(9)：63-64.

［6］王紅,文萍.石油產品殘炭測定方法的對比[J].現代儀器,2011,17(3):73 -75.

［7］國家技術監督局．石油產品殘炭測定法（微量法）[M]．北京：中國石化出版社，1998:1-5．

［8］文萍，王紅. 懸浮床加氫裂化產物中酸性含氧化合物的分布，石油學報（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，山東青島人，高級工程師，碩士。研究方向：渣油輕質化及油田化學。E-mail：wenpinig@upc.edu.cn。