混合原油评价中碳、氢元素含量分析
Outline:
收稿日期：2010-12-18；修回日期：2011-01-30
基金项目：中国石油天然气集团公司项目(2008B-3203-01)
作者简介：梁景程:1965年生，女。工程师，主要从事油品中氮含量和碳氢含量的分析工作，已发表论文10余篇.
摘要：介绍了在大庆原油与俄罗斯原油的等比例混合油品评价过程中碳氢元素的分析方法。用德国Vario EL Ⅲ型元素分析仪，采用称重及工作曲线法，分析了混合原油及几个不同馏分重油的碳、氢含量。分析结果精确、可靠、相对标准偏差小于0.3%，为原油评价工作提供了科学依据。
关键词：原油评价 碳元素 氢元素
Analysis of Carbon and Hydrogen Content in Mixed Crude Oil Evaluation
Outline:
Liang Jingcheng
,
Ma Shoutao
,
Zhou Yongli
Daqing Petrochemical Research Center of PetroChina, Daqing 163714, Heilongjiang, China
Abstract: The analytical method of carbon and hydrogen content of Daqing crude oil mixed with Russian oil evaluation in equal proportion has been introduced. Vario EL Ⅲ element analysis instrument was used to analyze several heavy oil with different fraction and mixed oil of carbon and hydrogen content with weighing and working curve method.The analytical results are precise and reliable with relative standard deviation less than 0.3% that providing a scientific basis for crude oil evaluation.
Key words:
crude oil evaluation carbon element hydrogen element
原油及重馏分油是复杂的有机化合物的混合物，它包括由碳、氢两种元素组成的烃类和碳、氢两种元素与其它元素组成的非烃类，这些烃类和非烃类的结构和含量决定了重质馏分油及其产品的性质[1-4]。
从原油及重馏分油的碳氢比可以看出样品的轻重组成，从而可以帮助确定油品的加工方案。由于原油及重馏分油中碳含量非常高，用PREGL经典方法测定其碳、氢元素含量，分析时间较长，准确度较低，而且没有卤族元素处理方法，因此结果偏差较大。Vario EL Ⅲ型元素分析仪测定，有操作简单、快速、数据准确度高等优点[5]，并用银毛祛除卤族元素的干扰，能及时提供可靠分析数据，确保混合原油评价工作的顺利完成[6]。
1 实验
1.1 仪器设备
德国Elementar公司Vario EL Ⅲ型元素分析仪；梅特勒公司MX5型天平。
1.2 原材料及试剂
乙酰苯胺(分析纯)；高纯氧气(纯度99.98%)；氦气(纯度99.995%)。
1.3 分析原理
有机物在氧气及氧化剂的作用下，在950 ℃左右的高温燃烧，生成碳、氢的氧化物，采用高分辨率硅胶色谱柱，用吸附-解吸的方法，首先H2O被吸附在吸附管上，CO2由载气带入TCD检测器首先检出，然后H2O脱附，进入TCD检测器检出，仪器自动计算出待测样品的碳、氢百分含量，其反应过程如下：
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1.4 分析样品要求
为了保证分析结果的准确性和重复性，除了对仪器本身性能的要求之外，还要求分析的样品要均一，样品的称量要在合适的范围内使分析结果稳定。为了使样品均一，通过充分混合，干燥处理等方法来达到。样品的称量范围要根据样品中各元素的纯含量来决定。
本方法利用Vario EL Ⅲ型元素分析仪的分析范围是碳(纯含量)0.03 mg~15 mg; 氢(纯含量)0.03 mg~1.5 mg。
1.5 分析步骤
按1.4要求，在天平上准确称取一定量的乙酰苯胺标样和充分均匀待测样品，分别用锡舟包好，用镊子依次装入自动进样器，在选定的仪器条件下，测定其碳、氢含量。
2 结果与讨论
2.1 条件试验
混合原油评价中分析的原油、重馏分油的碳、氢含量在同一范围内，经反复试验得出最佳测试条件(见表 1)。
表 1
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表 1 最佳测试条件
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2.2 载气流量对检测结果的影响
载气流量的大小对分析结果有重要影响。载气流速过大，被测气体易被载气带出，造成分析结果偏低。载气流量过小，测量时间加长，有严重拖尾现象，致分析失败。由标准样品试验可知，载气流速在130 ml/min时，分析结果最接近标样的理论值，见图 1。
2.3 标准曲线的制作
选用乙酰苯胺(分析纯)标样，从0.1 mg称量至15 mg，在确定的最佳测试条件下，分别分析出不同重量范围标样碳、氢百分含量，在曲线状态下，选择非线性曲线，仪器按下式依次计算碳、氢校正曲线。
式中：y为碳(氢)绝对量，碳(氢)绝对量=碳(氢)的称量×碳(氢)百分含量理论值；x为积分面积值；其它为非线性方程的系数。
2.4 方法精密度考查
为了考查方法的精密度，选择标样乙酰苯胺，俄罗斯原油两个样品进行多次测定，结果见表 2、表 3。
表 2
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表 2 标样精密度与ASTM标准对比
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表 3
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表 3 俄原油精密度与ASTM标准对比
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2.5 实际样品分析
混合原油评价中典型样品碳、氢含量分析结果见表 4。
表 4
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表 4 混合原油评价中典型样品分析数据
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3 结论
(1) 元素分析法测定混合原油评价中碳、氢含量，利用吸附-解吸原理，采用高分辨硅胶色谱柱一次进样，完成两种元素测定，每次脱附仅在前一气体组分脱附完全之后才开始积分，有效避免了众多仪器难以解决的记忆效应和拖尾效应对分析结果的影响。
(2) 利用Vario EL Ⅲ型元素分析仪完全能够满足混合原油评价中碳、氢元素分析需要，操作简单、快速，相对标准偏差达到ASTM D5291标准的技术要求。
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梁文杰. 石油化学[M]. 第一版.北京: 石油大学出版社, 1995: 22-34.
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林世雄. 石油炼制工程[M]. 第三版.北京: 石油工业出版社, 2000: 7-9.
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2011, Vol. 40