[科普中国]-冰点降低法

简介

在渣油深度加工和沥青生产及使用过程中,渣油和沥青的分子量数据是重要的参数,也是控制产品质量、优化工艺操作条件、计算渣油及沥青结构族组成以及物性关联所必需的参数。尽管测定分子量的方法有多种,然而适用于石油渣油和沥青分子量测定的方法却不多。最常用的是蒸气压渗透法(V apour PressureOsmometry )。国外曾对沸点升高、冰点下降、粘度、渗透压、超离心、电子显微镜等方法对沥青质的分子量进行过研究国内对这方面的研究甚少。虽有冰点降低法测定矿物绝缘油的分子量的行业标准,然而该方法能否用于测定类似渣油和沥青这类高分子量物质的分子量,尚需作进一步的研究。为此,特选用大庆减压渣油和单家寺、欢三联及胜利直馏沥青为试样,考察了冰点降低法测定渣油和沥青分子量的可行性,重点考察了方法的重复性、精密度、准确度和实用性,并对所有试验数据的可靠性进行了检验1。

冰点降低法测定渣油和沥青分子量的重复性为考察冰点降低法测定渣油和沥青试样分子量的重复性,用溶剂苯将每种试样配制成浓度不等的4个稀溶液。在凝固点测定仪上分别测定出各个试样浓度时的冰点降低值,并用式( 1)计算出相应的分子量数据。再利用最小二乘法原理,在计算机上求得各种渣油和沥青试样的分子量。各种试样4个浓度、5次重复测定的分子量数据：除个别数据外各种试样在4个不同浓度下的分子量数据的线性相关系数,在95% 置信度下均大于临界线性相关系数( 0. 950) ,表明分子量数据与浓度间存在良好的线性关系。在本试验范围内,各个试样浓度下溶剂苯的冰点降低值为0. 010—0. 080℃ ,随试样浓度的降低, 所测得的分子量数据逐渐趋近于试样的分子量,这与理论分析完全一致。各次重复测定的分子量数据比较接近,说明本方法的重复性较好。

冰点降低法测定渣油和沥青分子量的精密度4种试样、5次重复测定的分子量数据以及表征本方法精密度的数据。可见,冰点降低法测定渣油和沥青分子量的标准偏差( S )小于65, 相对标准偏差(变异系数gC )小于10% , 在95% 置信度下置信区间(± M )小于65,说明本方法的精密度较好。

冰点降低法测定渣油和沥青分子量的可靠性为考察冰点降低法测定渣油和沥青试样分子量数据的可靠性,采用Grubbs检验法在95%置信度下,对试验所测得的全部分子量数据进行检验,以确定有无可疑值。4种试样分子量重复测定数据的检验结果是：在95%置信度下5次重复(平行)测定渣油和沥青试样分子量的G( G1 和G2 )值均小于临界值(GC= 1. 67)。因此,本方法所测渣油和沥青试样的分子量数据均为可靠数据2。

冰点降低法测定渣油和沥青分子量的准确性为考察冰点降低法测定渣油和沥青试样分子量的准确性,用蒸气压渗透法( V PO)对上述4种渣油和沥青试样的分子量进行了测定。冰点降低法测定渣油和沥青试样分子量数据与蒸气压渗透法接近,其相对误差小于10% ,能满足渣油和沥青这类试样高分子量测定的要求。

冰点降低法的实际应用在冰点降低法测定渣油和沥青分子量可行性研究的基础上,实际测定了2种减压渣油、4种由减压渣油裂化不同时间所得到的裂化残渣油和6种裂化瓦斯油、3种柴油和8种连续吸氧氧化不同时间的氧化柴油等23种试样的分子量,线性相关系数在95%置信度下均大于其临界值,说明本方法的适用范围较宽。

冰点降低法测定的11种渣油、沥青和瓦斯油试样的分子量数据与蒸气压渗透法测定的分子量数据的对比,可知,前者与后者接近,其相对误差小于10%。说明本方法在较宽的范围内具有较好的准确性。

冰点降低法测定渣油和沥青的分子量,与蒸气压渗透法相比,具有仪器简单、操作简便、测定费用低、易推广使用等优点。如能将测温元件的精度提高到0. 001℃ ,本方法的精密度和准确性还可以进一步提高。

总结( 1 ) 冰点降低法测定渣油和沥青的分子量是可行的。方法的重复性较好,精密度和准确性较高,且具有仪器简单、操作简便、测定成本低、易推广使用等优点。

( 2 ) 冰点降低法重复测定渣油和沥青分子量数据的标准偏差小于65,相对标准偏差(变异系数)小于10%。本方法与蒸气压渗透法相比,相对误差小于10%。

( 3 ) 在95%置信度下,经Grubbs检验结果表明,所测分子量数据均为可靠数据3。