噴氣燃料中芳烴總量的測定方法優化

毛春蓉

中海石油寧波大榭石化有限公司 浙江 寧波 315812

3#噴氣燃料產品標準GB/T6537-2018[1]中芳烴含量有明確要求。芳烴含量過高會導致油品氧化安定性不穩定，造成煙點過低燃燒不完全，飛機發動機造成積碳影響安全性能。有關噴氣燃料中芳烴的測定，熒光指示劑GB/T11132-2008（ASTMD1319）[2-3]仍然是目前各類噴氣燃料產品標準中芳烴測量的指定方法。該方法本質是一個經典的液固色譜，分析過程涉及吸附柱用硅膠的準備、吸附柱的填裝、顯色劑的加入、分離過程的淋洗和淋洗后的測量等過程或步驟，分析周期較長。另外，硅膠的性能、吸附柱的裝填和淋洗速度的快慢及顯色的觀察均會影響分析結果，導致方法的精密度較差，有機溶劑和紫外燈的使用也不利于操作者的身體健康。為提高分析速度和分析結果的精密度和準確性，結合高效液相色譜分析航空煤油中芳烴的含量的方法ASTM D6379[4]，該方法分離效能和更快的分析速度，主要問題是缺乏通用、方便合理的檢測器配套使用和較大的分析誤差，由此制約了高效液相色譜（HPLC）技術在中、重石油餾分分析中應用的主要原因。鑒于現有分析方法存在的問題，實驗室組織技術攻關和查閱技術文獻采用氣相色譜法含芳烴捕集阱、氣相色譜儀配有氫火焰離子化檢測器（FID）檢測器，數據記錄儀與處理系統等硬件配置建立一個準確、快速、適合噴氣燃料中芳烴總量的測定方法。

1 試驗部分

1.1 方法原理

氣相色譜法測定噴氣燃料烴組成分析原理：噴氣燃料樣品進入色譜系統后，通過一個六通閥的切換，芳烴捕集阱接入氣路，噴氣燃料樣品進入芳烴捕集阱，樣品中的芳烴被選擇性地保留，飽和烴組分穿過芳烴捕集阱進入氫火焰離子化檢測器（FID）。飽和烴組分通過芳烴捕集阱后，通過另一個六通閥的切換，對芳烴捕集阱中的芳烴組分進行反吹，在適當的條件下使芳烴捕集阱中的芳烴脫附并進入FID，色譜出峰順序為飽和烴、芳烴。

1.2 試樣進樣

樣品無需預處理，直接進樣、采用校正樣品確定各烴族組分的保留時間和相對質量校正因子。按確定步驟測量噴氣燃料樣品中各烴族組分的峰面積，采用校正的面積歸一化法定量，計算樣品中各烴族組分的體積分數和質量分數。

1.3 干擾物質

1）樣品中高碳數直鏈烷烴（C18以上），在芳烴捕集阱中與芳烴不能完全分離，影響芳烴組分的檢測，會使芳烴測定結果偏大。

2）如噴氣燃料中存在微量烯烴，將與芳烴一起出峰，此時得到的芳烴含量為芳烴與烯烴的總量。

3）噴氣燃料中的少量硫、氮、氧的化合物在芳烴捕集阱中可能產生不可逆吸附，最終可能降低芳烴捕集阱的容量或縮短使用壽命。

1.4 儀器

氣相色譜儀應至少包括進樣系統、汽化室、氫火焰離子化檢測器（FID）、色譜工作站和氣體流量控制系統。色譜操作條件如表1所示。

表1 色譜操作條件

1.4.1 進樣系統

將0.05μL的樣品導入氣相色譜儀的汽化室，微量注射器、自動進樣器都能很好的進樣。

1.4.2 分離系統

芳烴捕集阱在120～160℃范圍內，芳烴捕集阱應定量保留所有C8～C17的芳烴，且所有沸點300℃以下的飽和烴組分無保留。在175～270℃，該芳烴捕集阱應釋放所有保留的組分。如發現芳烴捕集阱有芳烴逃逸現象，易調整操作條件甚至更換芳烴捕集阱。平衡柱應對烴族組分無保留或吸附，只起壓力平衡作用，以保證閥切換后基線的平穩。

1.5 載氣純化裝置

為了保證芳烴捕集阱的使用壽命，除應使用分子篩、活性炭等凈化器脫除載氣中的水和烴類雜質外，還應安裝脫氧凈化器，確保載氣中的氧含量在1mg/L以下。

1.6 試劑及材料

試劑應使用分析純或以上的試劑。

校正物質：癸烷、正十一烷、正二十烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、己基環已烷、戊基環己烷、十氫萘、異丙苯、丁基苯、四氫萘、1-甲基萘。

2 結果與討論

2.1 方法可靠性的考察-標準加入實驗

方法可靠性的考察-標準加入實驗見表2。

表2 噴氣燃料中加入芳烴的標準實驗

在不同基體的噴氣燃料中加入不同水平的芳烴組分，測量結果與計算結果又很好的一致性。回收率范圍97.16%～105.88%。

2.2 方法重復性的考察

方法重復性的考察見表3。

表3 本方法的重復性考察實驗結果

在不同的含量下，方法均可以給出較好的重復性標準偏差。

2.3 此方法與GB/T11132—2008 實驗方法結果的比對

表4列出大榭石化加氫裝置生產的3#噴氣燃料采用GB/T11132—2008方法測定結果與本方法測定結果對比。可以看出兩個方法測定結果的一致性很好，平均偏差小于0.1。

表4 兩種方法檢測數據對比

從以上圖表數據可以看出無論是噴氣燃料還是自己配制的不同體積分數的芳烴，此方法與GB11132—2008對比都有很好的一致性。

通過以上實驗可以看出，采用氣相色譜技術快速測定噴氣燃料中的總芳烴是完全可行的。實驗重復性好，精密度高。加標回收率都能滿足當前方法要求。該方法的采用在保障測定結果準確性的同時可以大大縮短分析時間，由原來的GB/T11132—2008實驗方法測定一個樣品需要約2h，分析周期長。氣相色譜分析只要10min。并改善分析環境，保障分析人員的身心健康，避免了大量有毒有害化學試劑，提高了生產效率，有利噴氣燃料中芳烴檢測的準確性和及時性。

3 結論

（1）本實驗方法可用于噴氣燃料總量的測定，新方法的實施將極大提高現有噴氣燃料中芳烴分析的速度和測量精密度。

（2）可提高生產效率，創造良好的綠色友好工作環境。

（3）對噴氣燃料的生產質量控制及產品質量的監督檢測具有重要意義。

（4）提高了分析方法測定的精密度和準確度。