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石化行業(yè)的原油及各類油品水分含量測定
第一：背 景
石油，是一種粘稠的深褐色液體，其主成分包括各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等，有 “工業(yè)血液"之稱。通過對原油進(jìn)行煉制及加工，可以獲得各種不同用途的油品，如：汽油，柴油，煤油，航空煤油，潤滑油等。水分是原油及各類油品中常見的雜質(zhì)，主要以懸浮態(tài)、游離態(tài)和溶解態(tài)三種形式存在。石油產(chǎn)品具有一定程度的吸水性，會在儲存、運(yùn)輸、加注和使用過程中，由于種種原因而混入水分。水分會對石油產(chǎn)品的運(yùn)輸、加工、使用等各個方面造成一系列危害：首先，直接影響油品質(zhì)量及其使用性能；進(jìn)而，將對機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行造成巨大影響，嚴(yán)重時甚至釀成重大事故，危及設(shè)備和人員安全。因此，水分含量的準(zhǔn)確測定，對于石油化工行業(yè)具有非常重要的意義。
第二：測試儀器及原理
本文介紹一種*的，可以對水分進(jìn)行特異性識別的新一代水分分析儀Vapor Pro XL（如圖1所示），為石油化工行業(yè)提供快速且準(zhǔn)確的水分測試數(shù)據(jù)。Vapor Pro XL采用傳感器技術(shù)檢測水分，測試過程中無需使用任何化學(xué)試劑，測試靈敏度可達(dá)0.1ppm，測試上限為100%；Vapor Pro XL的操作十分簡單易懂，僅需簡單培訓(xùn)，使用人員便可輕松掌握操作要點(diǎn)，使用過程中可以實現(xiàn)無人值守。使用VaporPro XL，僅需很少量的樣品即可完成測試，測試時間通?？梢钥刂圃?span>10分鐘左右甚至更短（測試時間與樣品量及水分含量有一定關(guān)聯(lián)），可有效提高測試效率；
在進(jìn)行水分測定時，VaporPro XL的控制面板可以實時顯示水分釋放的速率及總量（如圖3a，3b），方便用戶根據(jù)實際情況對測試方法進(jìn)行合理的優(yōu)化。
Vapor Pro XL的測試原理如圖2所示：
第三：測試方法
攜帶少量樣品（樣品量約為0.01g-8g左右，具體視樣品水分含量而定）的玻璃樣品瓶由輸送部件導(dǎo)入至環(huán)形加熱腔內(nèi)（該加熱腔可*包裹樣品瓶，以提升加熱效率，及測試過程中的溫度穩(wěn)定性）；傳感器模塊上的穿刺針刺穿瓶蓋上的密封隔墊，穿刺針的作用是將干燥空氣注入樣品瓶，并將高溫條件下蒸發(fā)出來的水分及其他一些易揮發(fā)的成分輸送至傳感器模塊中進(jìn)行分析；
Vapor Pro XL采用聚合物電容傳感器技術(shù)，通過電容的變化及介電常數(shù)等參數(shù)，實現(xiàn)對水分和其他揮發(fā)性成分的區(qū)分，從而實現(xiàn)真實水分含量的測定；
溫度、水分測試的詳細(xì)數(shù)據(jù)最終被傳輸至儀器控制面板上。
第四：樣品測試
1. 原油水分含量測定
原油含水量是石油化工行業(yè)中一個非常重要的技術(shù)參數(shù)，對原油開采，儲運(yùn)，脫水加工，煉制等均具有指導(dǎo)意義。同時，水分含量還是原油貿(mào)易計價的重要依據(jù)，測量結(jié)果不準(zhǔn)確可能會引起貿(mào)易糾紛。下表1為分別使用Vapor Pro XL和KF法對四種原油水分含量測試結(jié)果的比較情況。
2. 潤滑油水分含量測定
潤滑油中的水分會促使油品乳化，加速油品的氧化變質(zhì)，水解其中的添加劑導(dǎo)致其失效，嚴(yán)重影響油品質(zhì)量，潤滑效果，加速設(shè)備的磨損；另外，水分還能使鋼鐵部件產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成機(jī)械設(shè)備部件銹蝕，使用壽命縮短。下表2為分別使用Vapor Pro XL和KF法對幾種潤滑油產(chǎn)品水分含量測試結(jié)果的比較情況。
3. 燃料油水分測定
燃油中含有水分，會使其冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)升高，導(dǎo)致油品低溫流動性差，因冰粒析出而堵塞過濾器及輸油管道，最終造成供油中斷，釀成嚴(yán)重事故；水分還會加速燃油系統(tǒng)組件的腐蝕，促進(jìn)過濾器濾芯表面微生物生長；此外，水分含量過高還會阻礙燃油燃燒效率，增加能耗。下表3為分別使用Vapor Pro XL和KF法對幾種燃料油產(chǎn)品水分含量測試結(jié)果的比較情況。
第五、結(jié)果與分析
1. 使用Vapor Pro XL進(jìn)行石油產(chǎn)品水分測試，可以克服傳統(tǒng)溶劑回流法的諸多弊端，如：甲苯、二甲苯等有毒化學(xué)試劑的大量使用，操作過程繁瑣，樣品需求量大，測試時間長，測試準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性較差等。
2. 卡爾·費(fèi)休滴定法是一種廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)水分測試的方法，其優(yōu)點(diǎn)是測試靈敏度和準(zhǔn)確度較高，既可以用于常量水分分析，也可以滿足痕量分析的需求。對上述各類原油及油品中水分含量的分析結(jié)果表明，使用Vapor Pro XL可以獲得與卡爾·費(fèi)休滴定法一致的水分測試結(jié)果。
3. 相對于卡爾·費(fèi)休滴定法，Vapor Pro XL還具備其*的優(yōu)勢和亮點(diǎn)：
卡爾·費(fèi)休滴定法在測定水分時，一般需要先使用卡氏試劑對樣品進(jìn)行溶解，然后再進(jìn)行滴定測試，在測試稠油或其他在卡氏試劑中溶解度有限的油品時，經(jīng)常需要添加額外的助溶劑以提升樣品溶解性。
使用Vapor Pro XL進(jìn)行水分測定時，樣品中的水分經(jīng)加熱蒸發(fā)后由干燥空氣攜帶至傳感器中進(jìn)行分析，在測試過程中無需使用任何有機(jī)化學(xué)試劑，可以最大限度的減少對實驗人員的潛在風(fēng)險以及對環(huán)境的污染。
使用卡爾·費(fèi)休滴定法測定水分時，電極與樣品直接接觸以指示點(diǎn)位的變化。因此，必須要經(jīng)常對電極進(jìn)行清潔維護(hù)及更換，以避免污染，保持測試靈敏度和準(zhǔn)確度。
通常，石油產(chǎn)品中的成分比較復(fù)雜，如：原油中可能含有還原性的含硫化合物；潤滑油中可能含有磷酸酯基阻燃劑及其他一些特定的添加劑，這些物質(zhì)都可能對測試準(zhǔn)確性產(chǎn)生負(fù)面影響。
使用Vapor Pro XL，在整個測試過程中傳感器與樣品不需要直接接觸，可有效避免樣品對傳感器的污染，進(jìn)而減少儀器維護(hù)成本。同時，也可以避免石油產(chǎn)品中的雜質(zhì)或添加劑對測試的干擾，從而獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
六、結(jié)論
Vapor Pro XL水分分析儀*的傳感器技術(shù)，可以測試石油產(chǎn)品中的真實水分含量。
具有良好的測試適應(yīng)性，測試干擾因素較卡爾·費(fèi)休滴定法少；
儀器維護(hù)成本低，可有效節(jié)約使用成本；
測試過程中無需使用化學(xué)試劑，可避免對實驗人員的潛在風(fēng)險以及對環(huán)境的污染；
操作簡單，易于掌握，可以為石油化工行業(yè)提供快速且準(zhǔn)確的水分測試解決方案。