CN104655668A - 一种石油产品的馏程测定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种沸点在20℃到400℃范围内的石油产品常压条件下的馏程测定方法及系统，用于对沸点在20℃到400℃范围内石油产品常压条件下的馏程进行快速测定，该馏程测定方法及系统测定过程在常压条件下进行，首先从常温开始对待测定的石油产品进行加热蒸馏；然后在加热蒸馏过程中按预设的采样间隔时间同步采集测定石油产品的液体温度和蒸汽压力两个物理参数；最后对该蒸汽压力进行积分计算，即得到与测定石油产品的馏程结果。由于本馏程测定方法及系统只需一个加热蒸发的过程，因此相对于原有国家标准测定方法可以大大提高检测速度。

Description

一种石油产品的馏程测定方法及系统

技术领域

本申请涉及石油炼化技术领域，更具体地说，涉及一种石油产品的馏程测定方法及系统。

背景技术

馏程是指在标准条件下对石油产品进行蒸馏时从初馏点到终馏点之间的各馏程体积对应的温度值，是评价石油产品，尤其是燃料油蒸发性以及与之相关的着火危险性、启动性和蒸发损失，判断其使用性能的重要指标，是燃料油的储存、运输和加注过程中的主要质量监控项目，也是保证用油装备发动机安全运行的指标之一，因此，检测石油产品的馏程具有极其重要的意义。

目前，国内外用于石油产品馏程测定的方法按分析方法原理大致可分为两类，一类是仪器分析技术方法。利用油品中不同烃类特有的官能团及其组成结构所产生特有峰值的原理来区分油品中各烃类的组成成分，主要包括气相色谱法、近红外、中红外、拉曼光谱技术等，该类方法具有试样用量少，准确度高，人为因素影响小，分析速度快等优点，但此类方法需要建立数据库模型库，后台维护工作量大，要不断完善、扩充标准数据库，因此多用于科研机构、炼油厂等具有规范实验室条件和专业技术人员的单位使用，不适用于基层油料化验室。

另一类是国家标准方法。其测定原理是将液体转化为蒸汽(蒸发阶段)，然后将蒸汽转化为液体(冷凝阶段)，根据其蒸发百分数(或回收百分数)与蒸发温度(或馏出温度)之间的关系确定其馏程范围。该类方法所对应的产品标准有ISO 3405-2000《石油产品常压下馏分特性的测定》、ASTM D86《常压下石油产品蒸馏测定法》、GB/T6536《石油产品蒸馏测定法》、GB255《石油产品馏程测定法》等。其主要不足表现在检测方法普遍存在操作繁琐、试验时间长、对操作人员专业技术要求高、检测仪器笨重、试验时产生大量油烟、不便于携带等问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种石油产品的馏程测定方法及系统，用于快速测定石油产品的馏程。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种石油产品的馏程测定方法，包括步骤：

从常温开始对待测的石油产品进行加热蒸馏；

按预设的采样间隔时间采集所述石油产品在蒸馏过程中的液体温度；

按所述采样间隔时间采集在蒸馏过程中的所述石油产品蒸汽的蒸汽压力；

对所述蒸汽压力进行积分计算，得到所述石油产品在所述蒸馏过程中的馏程测定结果。

所述石油产品的沸点在20℃到400℃范围内。

所述馏程测定过程在常压条件下进行。

可选的，所述采样间隔时间包括0.1～1秒。

可选的，所述从常温开始对测的石油产品进行加热蒸馏，包括：

首先从常温开始按预设的功率对所述石油产品进行加热，加热过程中须根据石油产品的液体温度曲线斜率，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定；

当所述石油产品的蒸汽压力突变增大时，加热过程中须根据石油产品的动态蒸汽压力，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的蒸汽压力维持在预设的波动范围内；

当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。

一种石油产品的馏程测定系统，包括：

蒸馏装置，用于从常温开始对测的石油产品进行加热蒸馏；

石油产品温度采集模块，用于按预设的采样间隔时间采集所述石油产品在蒸馏过程中的液体温度；

蒸汽压力采集模块，用于按所述采样间隔时间采集在蒸馏过程中的所述石油产品蒸汽的蒸汽压力；

计算模块，用于对所述蒸汽压力进行积分计算，得到所述石油产品在所述蒸馏过程中测定的馏程结果。

可选的，所述采样间隔时间包括0.1～1秒。

可选的，所述蒸馏装置包括：

球形蒸馏瓶、用于承装所述石油产品；

用于对所述球形蒸馏瓶进行加热的电加热器；

设置在所述球形蒸馏瓶内，用于检测所述石油产品温度的液体温度传感器和用于检测所述石油产品的蒸汽压力传感器；

与所述球形蒸馏器相连通的冷凝器；

用于收集所述冷凝器排出的馏出液的废液收集器。

可选的，还包括：

温控模块，用于控制所述电加热器从常温开始按预设的功率对所述球形蒸馏瓶进行加热温度控制，加热过程中须根据石油产品的液体温度曲线斜率，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定。

当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。

可选的，当所述石油产品的蒸汽压力突变增大时，所述温控模块还用于在加热蒸馏过程中，当所述蒸汽压力低于或高于预设值的预设阀值范围时，加热过程中须根据石油产品的动态蒸汽压力，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的蒸汽压力维持在预设的波动范围内。

可选的，所述温控模块还用于当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种沸点在20℃到400℃范围内的石油产品常压条件下的馏程测定方法及系统，用于对沸点在20℃到400℃范围内石油产品常压条件下的馏程进行快速测定，该馏程测定方法及系统测定过程在常压条件下进行，首先从常温开始对待测定的石油产品进行加热蒸馏；然后在加热蒸馏过程中按预设的采样间隔时间同步采集测定石油产品的液体温度和蒸汽压力两个物理参数；最后对该蒸汽压力进行积分计算，即得到与测定石油产品的馏程结果。由于本馏程测定方法及系统只需一个加热蒸发的过程，因此相对于原有国家标准测定方法可以大大提高检测速度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种石油产品的馏程测定方法的流程图；

图2为本申请提供的一种石油产品的馏程测定系统的示意图；

图3为本申请提供的另一种石油产品的馏程测定系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在蒸馏过程中，石油产品的蒸汽压力与流过烧瓶毛细管的液体流量关系由伯努利方程得：

$\frac{P}{\mathrm{\ρ}}+e+\frac{{\mathrm{\υ}}^2}{2}+\mathrm{\Π}=C\left(n\right)$

式中：P-流体压力，Pa

ρ-密度，kg/m³

υ-速度，m/s

e-单位质量的热能，J

∏-势能，J

C(n)表示沿不同流线左端四项之和可以变化。

对不可压缩定常流，在同一水平高度，可忽略势能(e)以及热交换(∏)，则伯努利方程可以简化为：

$P=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ\υ}}^2$

对上式变形可以得到：

$P=\mathrm{\λ}\·\frac{{\mathrm{\ρ}}_1\·{\mathrm{\υ}}^2}{2}=\mathrm{\λ}\·\frac{M^2\·{\mathrm{\ρ}}_1}{2\·{{\mathrm{\ρ}}_1}^2\·S^2}=\mathrm{\λ}\·\frac{M^2\·{{\mathrm{\ρ}}_2}^2\·{\mathrm{\ρ}}_1}{2\·S^2\·{{\mathrm{\ρ}}_2}^2\·{{\mathrm{\ρ}}_1}^2}=\mathrm{\λ}\·\frac{V^2\·{{\mathrm{\ρ}}_2}^2}{2\·S^2\·{\mathrm{\ρ}}_1}---\left(\text{1}\right)$

式中：P-石油产品蒸汽的压力,单位为Pa；

ρ₁-石油产品蒸汽的密度，单位为kg/m³；

υ-毛细管内蒸汽流速，单位为m³/s；

ρ₂-石油产品的液体密度，单位为kg/m³；

M-通过毛细管的质量流量，单位为kg/s；

S-毛细管面积，单位为m²；

V-通过毛细管的产品体积，单位为m³；

λ-常数。

因为是常数，由式(1)可以得到

$V=\sqrt{P}\frac{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1}}{{\mathrm{\ρ}}_2}---\left(2\right)$

则蒸馏的体积为：

$v={\∫}_{t1}^{t2}\sqrt{P}\frac{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1}}{{\mathrm{\ρ}}_2}\mathrm{dt}---\left(3\right)$

其中t1为初馏点时刻、t2为终馏点时刻。

即压力曲线下的面积等于整个蒸馏过程中的各馏程体积。

设蒸馏过程中的任一状态(t)，那么该状态的馏出体积百分比Vt可用下式计算：

$v_t=\frac{{\∫}_{t1}^t\sqrt{P}\frac{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1}}{{\mathrm{\ρ}}_2}\mathrm{dt}}{{\∫}_{t1}^{t2}\sqrt{P}\frac{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1}}{{\mathrm{\ρ}}_2}\mathrm{dt}}---\left(4\right)$

从式(4)可以看出，馏出体积百分比为石油产品蒸汽的蒸汽压力和的函数，其中，在分子和分母中均存在，因此可以忽略，因此在测定过程中不需要知道其实际的蒸汽和液体密度。综上可知，只要在蒸馏过程相同时刻测定石油产品的液体温度和蒸汽压力，然后通过(4)式即可计算出该时刻对应的馏出体积百分比，然后将该时刻的油料温度与馏出体积百分比进行对应即可得到各馏程体积。

出于以上分析，特提出以下油料的馏程检测方法，如图1所示，该馏程测定方法包括如下步骤。

S101：开始对待测的石油产品进行加热蒸馏。

S102：按采样间隔时间采集测定石油产品的液体温度。

在加热蒸馏的过程中，从初馏点开始按预设的采样间隔时间采集石油产品的液体温度。采样间隔时间优选0.1～1秒，本实施例设定为0.5秒，当然为了增加采样数值的精确性，还可以选用其他采样间隔时间进行数据采集。

S103：按采样间隔时间采集测定石油产品的蒸汽压力。

按与石油产品液体温度采集频率相一致的频率同步采集石油产品加热蒸馏过程中产生的蒸汽的蒸汽压力。

首先从常温开始按预设的功率对测定石油产品进行加热，加热过程中须根据石油产品的液体温度曲线斜率，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定。

当测定石油产品的蒸汽压力低于或高于预设值200pa的预设阀值±10Pa范围时，加热过程中须根据石油产品的动态蒸汽压力，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的蒸汽压力维持在预设的波动范围内。

当测定石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值10，并保持预设时间30秒或采集点数60的时，加热蒸馏过程终止。

S104：计算测定石油产品的馏程。

对各个时间点上的蒸汽压力通过上述的式(4)进行积分计算，即可方便地得到测定石油产品对应的温度的馏出体积百分比。将馏出体积百分比与石油产品温度对应即可得该油料的各馏程体积。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种沸点在20℃到400℃范围内的石油产品常压条件下的馏程测定方法，用于对沸点在20℃到400℃范围内石油产品常压条件下的馏程进行快速测定，该馏程测定方法测定过程在常压条件下进行，首先从常温开始对待测定的石油产品进行加热蒸馏；然后在加热蒸馏过程中按预设的采样间隔时间同步采集测定石油产品的液体温度、蒸汽温度以及蒸汽压力三个物理参数；最后对该蒸汽压力进行积分计算，即得到与测定石油产品的馏程结果。由于本馏程测定方法及系统只需一个加热蒸发的过程，因此相对于原有国家标准测定方法可以大大提高检测速度。

为了满足非专业人员对石油产品的馏程进行测定的需要，本申请还根据上述馏程测定方法设计了一套石油产品的馏程测定系统，如图2所示，本馏程测定系统包括蒸馏装置10、油料温度采集模块20、蒸汽压力采集模块30和计算模块40。

蒸馏装置10用于对待测的石油产品进行加热蒸馏。

油料温度采集模块20用于在加热蒸馏的过程中，从初馏点开始按预设的采样间隔时间采集石油产品的液体和蒸汽温度。采样间隔时间优选0.1～1秒，当然为了增加采样数值的精确性，还可以选用其他采样间隔时间进行数据采集。

蒸汽压力采集模块30用于按与石油产品液体温度采集相一致的频率同步采集石油产品加热蒸馏过程中产生的蒸汽的蒸汽压力。

计算模块40用于对各个时间点上的蒸汽压力通过上述的式(4)进行积分计算，即可方便地得到油料的馏出体积百分比，然后与石油产品温度相对应即可得到各馏程体积。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种石油产品的馏程测定系统，用于对石油产品的馏程进行快速检测，该馏程检测系统包括蒸馏装置、石油产品温度采集模块、蒸汽压力采集模块和计算模块。蒸馏装置用于从常温开始对待测的石油产品进行加热蒸馏；石油产品温度采集模块和蒸汽压力采集模块分别用于在加热蒸馏过程中按预设的采样间隔时间同步采集石油产品的液体温度和蒸汽压力；计算模块用于对得到的蒸汽压力进行积分计算，即得到与石油产品温度对应的各馏程体积。由于本馏程测定系统只需一个加热蒸发的过程，因此相对于原有检测方法可以大大提高检测速度，并且操作简单，能够满足非专业人员馏程测定的需要。

如图中所示，蒸馏装置10包括球形蒸馏瓶11、电加热器12、液体温度传感器13、蒸汽压力传感器14、冷凝器15和废液收集器16。

球形蒸馏瓶11用于承装待检测的石油产品。电加热器12用于对该球形蒸馏瓶11进行加热。液体温度传感器13和蒸汽压力传感器14均设置在该球形蒸馏瓶11内，分别用于检测石油产品温度、蒸汽压力。液体温度传感器13与油料温度采集模块20相连接，蒸汽压力传感器14与蒸汽压力采集模块30相连接。冷凝器15与球形蒸馏器11相连通，用于对油料蒸汽进行冷凝，以免污染空气，在其出口处设置有该废液收集器16，用于收集馏出液。

另外，本申请提供的馏程测定系统还包括温控模块50，如图3所示。

温控模块50用于在开始加热的时候，控制电加热装置12从常温开始按预设的功率对球形蒸馏瓶11进行加热，加热过程中须根据液体温度传感器13的温度检测曲线斜率，实时调整电加热器12的加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定。当测定蒸汽压力传感器14的蒸汽压力测定值低于或高于预设值200pa的预设阀值±10Pa范围时，加热过程中须根据蒸汽压力传感器14的动态蒸汽压力，实时调整该电加热器12的加热功率，目的是确保测定蒸汽压力传感器14的蒸汽压力维持在预设的波动范围内。当测定蒸汽压力传感器14的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值10，并保持预设时间30秒或采集点数60的时，加热蒸馏过程终止。

本申请中的石油产品温度采集模块20、蒸汽压力采集模块30、计算模块40和温控模块50可以由计算机实现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种石油产品的馏程测定方法，其特征在于，包括步骤：

从常温开始对待测的石油产品进行加热蒸馏；

按预设的采样间隔时间采集所述石油产品在蒸馏过程中的液体温度；

按所述采样间隔时间采集在蒸馏过程中的所述石油产品蒸汽的蒸汽压力；

对所述蒸汽压力进行积分计算，得到所述石油产品在所述蒸馏过程中的馏程测定结果。

2.如权利要求1所述的馏程测定方法，其特征在于，所述石油产品的沸点在20℃到400℃范围内。

3.如权利要求1所述的馏程测定方法，其特征在于，测定过程在常压条件下进行。

4.如权利要求1所述的馏程测定方法，其特征在于，所述采样间隔时间包括0.1～1秒。

5.如权利要求1所述的馏程检测方法，其特征在于，所述从常温开始对待测的石油产品进行加热蒸馏，包括：

首先从常温开始按预设的功率对所述石油产品进行加热，加热过程中须根据石油产品的液体温度曲线斜率，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定；

当所述石油产品的蒸汽压力突变增大时，加热过程中须根据石油产品的动态蒸汽压力，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的蒸汽压力维持在预设的波动范围内；

当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。

6.一种石油产品的馏程测定系统，其特征在于，包括：

蒸馏装置，用于从常温开始对待测的石油产品进行加热蒸馏；

石油产品温度采集模块，用于按预设的采样间隔时间采集所述石油产品在蒸馏过程中的液体温度；

蒸汽压力采集模块，用于按所述采样间隔时间采集在蒸馏过程中的所述石油产品蒸汽的蒸汽压力；

计算模块，用于对所述蒸汽压力进行积分计算，得到所述石油产品在所述蒸馏过程中测定的馏程结果。

7.如权利要求6所述的馏程测定系统，其特征在于，所述采样间隔时间包括0.1～1秒。

8.如权利要求6所述的馏程测定系统，其特征在于，所述蒸馏装置包括：

球形蒸馏瓶、用于承装所述石油产品；

用于对所述球形蒸馏瓶进行加热的电加热器；

设置在所述球形蒸馏瓶内，用于检测所述石油产品温度的液体温度传感器和用于检测所述石油产品的蒸汽压力的蒸汽压力传感器；

与所述球形蒸馏器相连通的冷凝器；

用于收集所述冷凝器排出的馏出液的废液收集器。

9.如权利要求6所述的馏程测定系统，其特征在于，还包括：

温控模块，用于控制所述电加热器从常温开始按预设的功率对所述球形蒸馏瓶进行加热温度控制，加热过程中须根据石油产品的液体温度曲线斜率，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的液体温度曲线斜率相对恒定；

当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。

10.如权利要求9所述的馏程测定系统，其特征在于，当所述石油产品的蒸汽压力突变增大时，所述温控模块还用于在加热蒸馏过程中，当所述蒸汽压力低于或高于预设值的预设阀值范围时，加热过程中须根据石油产品的动态蒸汽压力，实时调整加热功率，目的是确保测定石油产品的蒸汽压力维持在预设的波动范围内。

11.如权利要求9所述的馏程测定系统，其特征在于，所述温控模块还用于当所述石油产品的蒸汽压力突变降低，并蒸汽压力值低于预设值保持预设时间或采集点数的时，加热蒸馏过程终止。