石油低溫蒸餾過程不確定度的評定

李桂江，林俊銘，黃子東，陳純潔 (廣東省揭陽市質量計量監督檢測所，廣東 揭陽 522031)

0 引言

餾程是石油和石油產品的重要質量指標。餾程的數據基本能反映油品組分輕重的相對含量，所以在原油評價中被經常應用。我國對石油和石油產品餾程 (沸程) 的測試方法在GB/T 6536—2010《石油蒸餾特性的測定法》中進行了規定。石油產品低溫蒸餾測定儀就是用來測定油品餾程 (沸程) 的專用檢測設備。該設備依據GB/T 6536—2010《石油蒸餾特性的測定法》進行設計制作，合格的石油產品低溫蒸餾測定儀能滿足油品餾程 (沸程) 的各項檢測技術要求。而該儀器是否合格主要取決于其溫度控制的準確性以及蒸餾液容積測量的準確性。因此，對該設備的溫度、容量等參數進行校準，確保其量值準確、可溯源，對于保證油品的測試結果有著十分現實而重要的意義。

1 儀器設備及方法

1.1 設備及材料

石油產品蒸餾測定儀；二等水銀溫度計； 100 mL 量筒；大氣壓表(0.1 kPa)；國Ⅵ柴油。

1.2 方法及過程

根據GB/T 3536 試驗方法，取用100 mL樣品進行蒸餾，并記錄所選點餾點溫度及體積讀數，以此分析實驗過程不確定度。

2 數學模型建立

根據GB/T 3536 試驗方法，回收溫度C為水銀溫度計修正后讀數tc加上修正到標準大氣壓的溫度修正值CC，即

將溫度讀數修正到101.3 kPa標準大氣壓，每個溫度讀數的修正值可安(2)式中給出悉尼揚公式得到

由(1)和(2)得：

式中：tc為水銀溫度計修正后讀數( ℃)；C為實際回收溫度( ℃)；Pk為試驗時的大氣壓值(kPa)。

3 不確定度來源的分析

測量過程的不確定度由兩部分組成，第一部分是重復測試引起的標準不確定度分量u(r)；此部分通過重復測量得到數據列采用A類方法進行評定方法計算測量結果的不確定度。第二部分是儀器測量誤差引入的不確定度分量，采用B類評定方法進行計算；其中包括量筒測量引入標準不確定度u1、溫度計測量引入的標準不確定度u2和大氣壓力引入的標準不確定度u3。

4 輸入量的標準不確定度評估

4.1 重復測量引入的 A 類不確定度u(r)評定

對國Ⅵ柴油的餾程根據GB/T 6536，在重復性條件下，對同一個試樣從取樣開始重復測量 10 次，并依據 GB/T 4883中Grubbs 法對所測 10 組數據進行離群值檢驗，結果均為非異常值。利用貝塞爾公式進行標準不確定評估，得到結果如表 1所示。

4.2 量筒測量引入標準不確定度u1評定

使用量程100 mL，分度值1 mL，的量筒。容量允差為±1 mL，以均勻分布，由量筒測得回收體積的不確定度不確定度uA

用10次重復測量測得的各回收體積及對應溫度平均值建立關系曲線有

式中：t為觀測到的回收溫度( ℃)；R為觀測到的回收體積 ( ℃ )；則則體積測量誤差轉化為溫度測量不確定度為：

表1 貝塞爾公式進行標準不確定評估

4.3 溫度計引入的標準不確定度u2

測量過程選用 0～400 ℃測量范圍的水銀溫度計，分度值1 ℃，示值允差±1 ℃，取均勻分布，則溫度計讀數引入的不確定度：

4.4 大氣壓力引入的標準不確定度u3

測量過程采用量程為 80.0～106.0 kPa空盒氣壓表，分度值為 0.1 kPa，氣壓計檢定證書引入不確定度。空盒氣壓表示值最大允許誤差為±0.1 kPa，取均勻分布，則：

由大氣壓力引入標準不確度乘以靈敏系數得到回收溫度t的標準不確定度。u3=c×uH。大氣壓在各回收點的標準不確定度如表2所示。

表2 大氣壓在各回收點的標準不確定度

4.5 合成標準不確定度

合成標準不確定度按式(5)計算。

各回收了各回收溫度的不確定度分量和合成標準不確定度如表3所示。

表3 各回收溫度的不確定度分量和合成標準不確定度

4.6 擴展不確定度及測量結果表示

取包含因子k=2，置信水平為 95 %，則石油產品餾程各點擴展不確定度如表 4所示。

表4 石油產品餾程各點擴展不確定度

5 結語

分析得知石油低溫蒸餾過程不確定度主要來源于體積變化和溫度變化的測量不確定度，實驗過程應注意這兩個量的變化，以提高實驗結果準確度。