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能量色散X射线荧光光谱法测定石油产品硫含量国内外标准的探讨

2025年11月28日 17:07:08      来源:深圳市莱雷科技发展有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:3

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石油的元素组成中除了碳和氢外,还含有少量的硫、氮、氢等其它元素,这些元素是构成石油非烃类物质的主要成分。目前,原油中已可以鉴定出元素硫[5]及含硫化合物100多种,主要有元素硫、硫醚、硫醇、噻吩、二(多)硫化合物等。石油中含硫量,随着产地的不同,从万分之几到百分之几不等[6]。硫及其化合物,对石油加工,产品质量及其应用主要危害表现为腐蚀石油炼制装置,污染加工中的重金属催化剂,造成催化剂中毒;影响油品质量;严重污染环境,燃烧后产生的SO2或SO3,排入大气,是形成酸雨的主要成分之一[7]。

因此,准确掌握石油中的硫含量,对指导生产加工,控制油品质量便重要意义,含硫量的高低便作为原油等评价的重要技术指标。

含硫量的检测方法众多,主要有燃灯法、管式炉法、氧弹法、镍还原法、微库仑法、氢-比色法、X射线法(又分吸附法和荧光法两种)。X射线荧光法是众多不同方法中是不需破坏样品,并具备高效快速、简单的样品处理,良好的精密度,测定范围广泛等优点。

一、 现行国家标准与ASTM标准的关系

采用能量色散X射线荧光光谱法测定石油产品中硫含量的标准方法,现行国家标准有二个:GB/T17040—1997《石油产品硫含量测定法 能量色散X射线荧光光谱法》(以下简称GB/T17040—1997)和GB/T17606—1998《原油中硫含量测定法 能量色散X射线荧光光谱法》(以下简称GB/T17606—1998)。

GB/T17040—1997标准适且于石脑油、馏分油、燃料油、渣油、润滑油、基础油和无铅汽油等碳氢化合物的硫含量检测。测定范围从0.05%(m/m)~5%(m/m)。该标准等效采用美国试验与材料协会标准ASTMD4294—90(1995)。

GB/T17606—1998标准适且原油的硫含量检测,测定范围从0.05%(m/m)~5%(m/m)。该标准非等效采用美国试验与材料协会标准ASTMD4294-90(1995)。

这两种标准和ASTM D 4294的差异已分别在标准的前言上做了详细说明,故在本文中不再重复描述。

二、ASTM D4294的发展情况

ASTM D4294初次发布版本为D4294—83,在ASTM D4294—02版本发布前,其次修订版本为D4294—98,该标准由美国试验与材料协会的石油产品和润滑油委员会直接负责,规定每五年必须修订一次,如果没有修订的话,就要重新认可或撤销。

ASTM D4294—02(新)标准较ASTM D4294—1990(1995)(旧)标准,有了多处改变。随着科学技术的不断发展,应该说新标准充分考虑并提高了设备检测技术要求,同时,对人工配制标准样品,辅助试剂的要求,检测的精密度等都在旧标准基础上提出了更高的要求。

三、 ASTM D4294—02标准与D4294—1990(1995)标准的比较

由于GB/T17040—1997和GB/T17606—1998两个标准均与ASTM D4294—1990(1995)的高度相关。在此,我们以ASTM D4294—02为参照,与ASTM D4294—1990(1995)标准进行比较,即可以得到ASTM D4294—02与国家标准GB/T17040—1997和GB/T17606—1998的比较结果。

1、 范围:

1.1 明确列入原油、柴油、煤油、液压油、喷气燃料油,以及85%或99%合成甲醇燃料均适应于本方法测定。

1.2 测硫含量由0.05%(m/m)降低到0.0150%(m/m)。更利于使用该方法及仪器用于低硫(如汽柴油等)等碳氢化合物的检测。

2、 引用标准

2.1 引入D3120氧化库仑法测定轻质液体石油碳氢化合物里的痕量硫的试验方法。该方法主要用于验证标样的稀释剂——白油的硫含量,有利于得到更真实准确的标准曲线。

2.2 增加D4177石油和石油产品的自动取样法。

2.3 采用E 29 使用试验数据中的有效数字以确定与规范一致性的标准实施规程。

3、 方法概要 将旧标准规定的三组校准标样更改为二组。

4、 意义和应用 补充说明了标准用于测定与白油标样成分有显著性差异组份的石油,解释结果对应参照的处理方法。

5、 干扰

5.1 增加说明了干扰物含量大于被测硫含量的十分之一也将产生干扰,也就是说在硫含量较低时,干扰物含量应参照硫含量而处于更低水平。另外也说明了样品中含水的干扰。

5.2 增加说明样品各种元素含量的变化会造成基体效应,这些变化直接影响X射线的吸收和改变各种元素的测量强度。

5.3 增加说明所有的干扰可以在仪器自带软件的应用中得到补偿。

5.4 M-85和M-100的甲醇燃料适用于本检测方法的规定。

5.5 检测与白油组分不同的原油等物质时,应该由相似或组分相同的基础物质组成的标样一同分析。

6、 仪器 样品池最小装样深度由3mm修改为4mm。

7、 试剂和材料

7.1 2-正丁基硫醚(DBS),作为硫含量标准物质。要求了解其确切硫含量,明确说明其不纯的部分也可能含有硫的化合物,而不应被忽视。

8、 样品和样本准备 解释了样品池装样的条件。

9、 校正和标准化

9.1 初使标准油1%、2.5%、5%三组修改为0.1%、5%两组。

9.2 硫含量标样,由9.1的两组分别稀释为0.000、0.0020、0.0050、0.0100、0.0300、0.0600、0.100 共7个梯度标样,旧标准只保留两位有效数值。新标准中对0.0600及以下均保留4位有效数值。第二组0.1-5.0组稀释为0.000、0.100、0.500、1.00、2.50、5.00共六个梯度标样,保留三位有效数值。

9.3 ASTMD4294-1990(1995)硫标样数量为12个。GB/T17040—1997和GB/T17606—1998两个标准增加到14,ASTMD4294-02两组标样均要求做空白,共为13个标样。

9.4 用于准备标样的稀释剂,如白油中含硫,ASTMD4294-02要求不能视为零,应将这个值加到准备硫标样的校正中去,应通过合适的方法测量出其硫含量到1PPM级。并给出了包含稀释硫含量在内的硫标样计算方式。

10、 仪器准备:增加建议仪器应尽可能连续运行以保证其稳定性。

11、 试验步骤

11.1 补充说明了样品池装样量的要求,必须保证将样品装入到一个最小深度,更多的装样量将会导致记数率即结果产生不显著的变化,通常至少装满样品池四分之三容积,并具备足够的顶隙,装样后,在顶部打一个孔,避免测量易挥发样品时造成视窗膜产生破裂。

11.2 增加规定校正标样用于校正曲线时,测量值和真实值的偏离应该小于3%,否则应采用正确的方法重新较正。

11.3 重新明确了不同硫含量的稀释或标准样品的记数时间。对0.000至0.1000%硫含量的样品,记数时间为200-300秒;0.100至5.00硫含量,记数时间为100秒。

12、 计算 取消了人工计算。

13、 报告

13.1 ASTM D4294-02要求硫含量以质量百分数表示,取三位有效数字,旧标准只要求保留两位。

14、 质量控制

14.1 要求运用质量控制样品(已知硫含量),经常加入到检测中测试它们,记录并分析数据的偏离。

14.2 明确每天使用的仪器质量控制样品的测试频率应达到每周二次。

15、 精密度和偏差

15.1 我们通过列表,将不同硫含量以结果的形式代入公式计算。通过表-1进行比较可以看出,ASTM D4294-02对实验的重复性有更严格的规定,尤其对硫含量≤0.05%(m/m),对再现性则有所放宽。

结果

比较

硫含量

重 复 性

再 现 性

ASTM D4294-901995)

ASTM D4294-02

ASTM D4294-901995)

ASTM4294-02

r=0.029(s+0.6)

r=0.02894(s+0.1691)

R=0.063(s+0.6)

R =0.1215(s+0.5555)

0.005

0.018

0.005

0.038

0.068

0.01

0.018

0.005

0.038

0.069

0.05

0.019

0.006

0.041

0.074

0.1

0.020

0.008

0.044

0.080

0.5

0.032

0.019

0.069

0.128

1.0

0.046

0.034

0.101

0.189

2.0

0.075

0.063

0.164

0.310

3.0

0.104

0.092

0.227

0.432

4.0

0.133

0.121

0.290

0.553

5.0

0.162

0.150

0.353

0.675


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