石油产品馏程自动分析仪计量校准方法探讨

陈明祎

摘要：测定馏程对石油生产、使用、贮存等各方面都有着重要的意义，广泛应用于石油、化工、科研、环保、质检、商检等行业。石油产品馏程自动分析仪就是按石油产品常压蒸馏特性测定法规定的要求自动完成油品馏程测量的分析仪器。其工作原理简述：将一定体积样品的置于蒸馏烧瓶中，按适合于产品性质的规定条件进行蒸馏，自动记录馏分回收百分数及对应的温度，通过内置程序对采集数据进行处理并仪器的工作站或显示屏显示出样品的测量结果或测量报告。但目前国家并没有相应的规程或规范作为馏程分析仪的校准依据。本文对石油产品馏程自动分析仪的工作原理进行了归纳和分析，对石油产品馏程自动分析仪的校准和量值溯源进行了探讨。

关键字：馏程；计量校准；量值溯源

DiscussiononCalibrationMethodofPetroleumProductsDistillation

RangeAuto-analyzer

ChenMingYi

(Guangdonginstituteofmetrology(Southchinanationalcenterofmetrology))

Abstract:Thedeterminationofdistillationrangeplaysanimportantroleinpetroleumproduction,useandstorage,andiswidelyusedinpetroleum,chemicalindustry,scientificresearch,qualityinspection,commodityinspectionandotherindustries.Petroleumproductdistillationrangeautomaticanalyzerisananalyzerwhichautomaticallycompletesthemeasurementofoilproductdistillationrangeaccordingtotherequirementsoftheatmosphericdistillationcharacteristicmeasurementmethodofpetroleumproducts.Briefdescriptionofitsworkingprinciple:Placingacertainvolumesampleinadistillationflask,distillingaccordingtotheprescribedconditionssuitableforproductproperties,automaticallyrecordingfractionrecoverypercentageandcorrespondingtemperature,processingthecollecteddatathroughthebuilt-inprogram,anddisplayingthemeasurementresultormeasurementreportofthesampleontheworkstationordisplayscreenoftheinstrument.However,atpresent,therearenocorrespondingregulationsorspecificationsasthecalibrationbasisofdistillationrangeanalyzerinourcountry.Inthispaper,theworkingprincipleofpetroleumproductdistillationrangeautomaticanalyzerissummarizedandanalyzed,andthecalibrationandquantitytraceabilityofpetroleumproductdistillationrangeautomaticanalyzerarediscussed.

KeyWords:Distillationrange；Metrologicalcalibration；Traceabilityofmeasurementvalue

引言

馏程是指在专门蒸馏仪器中，所测得液体试样的蒸馏温度与馏出量之间以数字关系表示的油品沸腾温度范围。常以馏出物达到一定体积百分数时读出的蒸馏温度来表示。馏程的蒸馏过程不发生分馏作用。馏程是评定液体燃料蒸发性的重要质量指标。它既能说明液体燃料的沸点范围，又能判断油品组成中轻重组分的大体含量，对生产、使用、贮存等各方面都有着重要的意义。测定馏程可大致看出原油中含有汽油、煤油、轻柴油等馏分数量的多少，从而决定一种原油的用途和加工方案；测定燃料的馏程，可以根据不同的沸点范围，初步确定燃料的种类；测定发动机燃料的馏程，可以鉴定其蒸发性，从而判断油品在使用中的适用程度；定期测定馏程可以了解燃料的蒸发损失及是否混有其它种油品。

石油产品馏程自动分析仪就是按GB/T6356-2010石油产品常压蒸馏特性测定法规定的要求自动完成油品馏程测量的分析仪器。其工作原理简述：将一定体积（通常为100mL）的置于蒸馏烧瓶中，按适合于产品性质的规定条件（或称升温程序）进行蒸馏，自动记录馏分回收百分数及对应的温度，通过内置程序对采集数据进行处理并仪器的工作站或显示屏显示出样品的测量结果或测量报告。石油产品馏程自动分析仪基本组成：油料蒸馏装置、馏分冷凝装置、馏分收集装置，数据采集与处理系统组成，仪器结构简图如图1所示。

图1石油产品馏程自动分析仪结构简图

1计量校准现状

目前,石油产品检测领域使用的石油产品馏程自动分析仪都是按在常压下GB/T6356-2010石油产品常压蒸馏特性测定法（等同于ASTMD86-12）中对自动法规定的要求进行设计和馏程测量的计量器具，符合国内国际的行业标准要求。由于该类仪器因测量准确度高、减少人为误差或减轻检测人员工作量而在石油检测领域越来越普及。到目前为此，国内没有颁布或制定该类仪器的计量检定规程或规范，而作为第三方检测实验室需要解决仪器的量值溯源的问题，以确保检测的结果的准确可靠计可比性。而广东省内用于测试的该类仪器不少于五十台件，我院作为国家级华南区计量中心，有责任和义务根据国家、行业或国际标准等为依据制定校准方法文件帮助客户解决溯源的要求。

本校准方法仅适用于在常压下按GB/T6356-2010石油产品常压蒸馏特性测定法的要求对石油产品馏程进行自动测量的馏程分析仪的校准。技术指标如下：

表1石油产品馏程自动分析仪的计量项目技术指标

2校准条件

2.1环境条件

校准室温为(23±5)℃，湿度≤80%RH，校准前仪器及校准设备，应在同一环境条件下放置至少1h。实验室室内无强烈的机械振动和电磁干扰，不得存放与实验无关的易燃、易爆和强腐蚀性气体或试剂。

2.2标准物质及校准设备

选择适用的、能覆盖测量范围汽油或柴油相对应馏程测量的有证国外标准物质不确定度不大于2%。100mL量筒：MPE：±1.0mL。

3校准项目和方法

3.1蒸馏温度示值误差

用仪器指定的清洗剂先清洗管路、蒸馏烧瓶及接受筒，按仪器规定要求检查仪器温度传感器位置、仪器的密封性等是否符合分析要求。检查符合要求后，开机并按标样的馏程测量范围预设馏程升温程序。待仪器处于稳定的工作状态时，用量筒准确量取100mL馏分标准样品（按客户的要求选择汽油或柴油馏程校准标样，标样应处于分析方法规定的温度下才能取样），将试样全部倒入蒸馏烧瓶中，注意不能流入支管中。往蒸馏烧瓶中加入一颗沸石，防止突沸。再次检查仪器测温元件的位置和烧瓶的密封性，符合要求后，运行预设的馏程升温程序开始测试，测试过程保持蒸馏速度为45mL/min。

待仪器运行预设的蒸馏升温程序后，仪器将自动记录初馏点(IBP)、10%90%回收体积之间每10％回收体积倍数时的温度读数、终馏点（FBP）和干点（DP），当温度按升温程序升温至最高点时，仪器停止加热程序，整个馏程测试工作完成，仪器自动处理并显示样品馏程测试结果。按同样的程序再重复测量3次，取3次的测量结果的平均值作为测量值，按公式（1）计算示值误差。

4校准项目的说明

根据GB/T6356-2010标准对测量方法和仪器设备的基本要求，结合目前在石油检测领域常用的典型测量仪器的技术指标，征求了检测人员的意见，制定了校准方法，石油产品馏程自动分析仪主要用于测量油料样品的馏程分布，具体测量内容包括油品的初馏点、10%90%的馏分体积回收百分比对应的温度，终馏点或干点以确定油品是否符合使用者的要求。因此，馏程温度和接受器的体积的准确性是仪器测量结果可靠性的保证。仪器馏程温度是用仪器本身配置的温度传感器（如PT100）对油品在蒸馏全过程测量，馏分接受体积是通过仪器接受装置中配置红外线液位跟踪器测量。根据上述情况，我们确定考核仪器的项目就有蒸馏温度示值误差（或准确度）、馏程温度测量重复性，接收器接受体积的准确性。

馏程温度的溯源：我们采用ILAC互认的ASTM的汽油或柴油的馏程标准物质通过比较法来解决仪器温度的溯源。如果仪器馏程温度测量结果偏离标准方法的指标要求，我们可以采用经校准符合要求的分辨率为0.01℃，允差优于±0.05℃的便携式测温设备（如便携式干井炉测温设备）对仪器配置的温度传感器(如PT100)进行校准修正，溯源于温度标准；对于仪器接受器的体积校准，我们采用经检定符合要求的量筒准确量取，最终溯源于质量。

5结束语

石油产品馏程自动分析仪的仪器结构和工作原理有一定的特殊性，目前国家还没有发布相应的检定规或者校准规范，甚至还没有标准物质。本文对馏程自动分析仪的馏程温度和接收体积的项目和指标进行了校准研究。具体校准的项目和指标还有斟酌的地方，还需要进一步的完善，仅为大家提供了此类型仪器的校准思路。

参考文献：

[1]JJF1059.1-2012.测量不确定度评定与表示.

[2]JJF1001-2011通用计量术语及定义

[3]JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则

[4]JJF1094-2002测量仪器特性评定

[5]GB/T6356-2010石油产品常压蒸馏特性测定法

作者简介：陈明祎，男，研究生，工程师，光学理化室色谱组组长，化学计量。