車用汽油全自動餾程測定儀測定效率分析

王騰飛

（陽泉市綜合檢驗(yàn)檢測中心，山西 陽泉 045000）

餾程測定是了解車用汽油油品餾分組成和性質(zhì)的主要方法之一，對生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和使用的車用汽油油品保證具有指導(dǎo)和監(jiān)督作用。車用汽油由多種烴類和烴類衍生物組成，且車用汽油因產(chǎn)地和加工技術(shù)存在差異導(dǎo)致含有各組分存在差異，不同溫度下車用汽油的蒸發(fā)量存在差異。這種差異是影響發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的潛在因素之一，如車用汽油因蒸發(fā)性差而無法形成均勻的混合氣，會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)啟動困難；但蒸發(fā)性過大會產(chǎn)生氣阻影響發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了保證汽油品質(zhì)和發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，國內(nèi)外對車用汽油的餾程測定制定了標(biāo)準(zhǔn)，但因國內(nèi)外存在汽油產(chǎn)地和生產(chǎn)技術(shù)差異，制定的評價標(biāo)準(zhǔn)也不同，如我國車用汽油GB 17930-2016標(biāo)準(zhǔn)中選取10%蒸發(fā)溫度、50%蒸發(fā)溫度、90%蒸發(fā)溫度、終餾點(diǎn)以及殘留量作為車用汽油餾程的測定指標(biāo)，歐洲BS EN 228∶2012是將車用汽油餾程測定界定在3個溫度梯度上，分別為70℃、100 ℃和150 ℃，其中汽油質(zhì)量等級不同，各溫度梯度餾出的組分量不同。

依據(jù)車用汽油原產(chǎn)地和生產(chǎn)技術(shù)的存在差異的現(xiàn)狀，以及為了滿足我國車用汽油質(zhì)量要求，在車用汽油生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和使用的每個環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行餾程測定，而每個環(huán)節(jié)銜接時間要求短且餾程的測定時間，為此車用汽油的餾程測定需要運(yùn)行效率高和準(zhǔn)確度高的儀器。就此，文章從現(xiàn)行檢測車用汽油餾程儀器的效率和準(zhǔn)確度展開分析，并提出有助于生產(chǎn)者、銷售者和使用者快速獲悉車用汽油餾程的儀器。

1 測試方法材料與內(nèi)容

1.1 測試材料

本測試主要在陽泉市綜合檢驗(yàn)檢測中心完成，因此車用汽油樣品分別取之山西省陽泉市城區(qū)和盂縣兩個區(qū)域內(nèi)的加油站，且每個區(qū)域抽取一個樣品，即2個區(qū)域2類樣品，記為樣本5-1和5-2。兩樣本均為92#車用汽油，每個樣本均來自同一加油站隨機(jī)取20次，每次100 mL，共2 000 mL。

1.2 測試方法

本測試主要采用DCLC-8全自動餾程測定儀測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程，該儀器主要參數(shù)見表1。

表1 DCLC-8全自動餾程測定儀參數(shù)表

初餾點(diǎn)（IBP）：以℃表示，主要記錄第一滴冷凝液從冷凝管末端滴下時的瞬時觀察到的溫度計(jì)（校正的）讀數(shù)。

終點(diǎn)（EP）或終餾點(diǎn)（FBP）：以℃表示，試驗(yàn)中得到的最高的校正溫度計(jì)讀數(shù)。通常是蒸餾燒瓶底部全部液體都蒸發(fā)后才出現(xiàn)，常被稱為“最高溫度”。

回收百分?jǐn)?shù)：在觀察溫度計(jì)讀數(shù)同時，在接受量筒內(nèi)觀測得到的冷凝液物體積，以裝樣體積分?jǐn)?shù)表示。

最大回收百分?jǐn)?shù)：接收量筒內(nèi)冷凝物體積回收所得到的最大回收百分?jǐn)?shù)。

殘留百分?jǐn)?shù)：待蒸餾燒瓶已冷卻后，將其內(nèi)容物倒入5 mL量筒中，并將蒸餾燒瓶懸垂在5 mL量筒上，讓這蒸餾燒瓶排油，直至觀察到5 mL量筒中液體體積沒有明顯增加為止。（0組：將量筒冷卻至0 ～4 ℃，記錄量筒中液體體積，精確至0.1 mL，作為殘留百分?jǐn)?shù)）。蒸餾燒瓶中殘留物體積，以裝樣體積分?jǐn)?shù)表示。

總回收百分?jǐn)?shù)：最大回收百分?jǐn)?shù)和殘留百分?jǐn)?shù)之和，以百分?jǐn)?shù)表示。

溫度計(jì)讀數(shù)：在試驗(yàn)條件下，用規(guī)定的溫度計(jì)測得的在蒸餾燒瓶支管下方頸部的飽和蒸汽溫度，以℃表示。

1.3 測試內(nèi)容

依據(jù)文獻(xiàn)、車用汽油質(zhì)監(jiān)部門和政府環(huán)保部門的建議，目前測試車用汽油餾程的儀器主要為全自動餾程測定儀，所以文章主要研究內(nèi)容為驗(yàn)證DCLC-8全自動餾程測定儀測定餾程準(zhǔn)確度。

不同冷浴溫度下，測定車用汽油樣本5-1和5-2餾程準(zhǔn)確度的比較，儀器的具體參數(shù)為表2。

表2 不同冷浴溫度下測定車用汽油餾程儀器的參數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（Mean±SEM）表示，準(zhǔn)確度驗(yàn)證用單因素方差分析（One Way ANOVA），數(shù)據(jù)分析采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 測定結(jié)果

2.1 冷浴溫度對全自動餾程測定儀測車用汽油餾程初餾點(diǎn)溫度的影響

在冷浴溫度為1℃、3.5℃、6℃下，通過One Way ANOVA檢驗(yàn)全自動餾程測定儀測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程初餾點(diǎn)溫度的差異，發(fā)現(xiàn)溫度對該儀器測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程初餾點(diǎn)溫度不存在影響（P＜0.05），詳見表1～表3；說明全自動餾程測定儀適宜在該冷浴溫度下測定車用汽油的初餾點(diǎn)。進(jìn)一步分析比較冷浴溫度為1 ℃、3.5℃、6 ℃下測定餾程初餾點(diǎn)溫度的均值的標(biāo)準(zhǔn)誤，發(fā)現(xiàn)冷浴溫度為3.5 ℃時測定初餾點(diǎn)溫度的離散度最小，詳見表3，說明浴溫度3.5 ℃條件下，全自動餾程測定儀測定車用汽油初餾點(diǎn)溫度最穩(wěn)定，說明該溫度下較適合測量車用汽油的初餾點(diǎn)。

表3 不同冷浴溫度下測車用汽油餾程初餾點(diǎn)溫度的相關(guān)系數(shù)

2.2 冷浴溫度對全自動餾程測定儀測車用汽油餾程10%、50%、90%時的溫度影響

在冷浴溫度為1℃、3.5℃、6℃下，通過One Way ANOVA檢驗(yàn)全自動餾程測定儀測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程10%、50%、90%時的溫度差異，發(fā)現(xiàn)不同溫度下該儀器測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程10%、50%、90%時的溫度存在顯著性差異（P＜0.05），詳見表4、表5、表6；說明冷浴溫度對全自動餾程測定儀測定餾程10%、50%、90%時的溫度的準(zhǔn)確度存在影響。進(jìn)一步分析比較冷浴溫度為1 ℃、3.5 ℃、6 ℃下測定餾程10%、50%、90%時的溫度均值的標(biāo)準(zhǔn)誤，發(fā)現(xiàn)冷浴溫度為3.5 ℃時測定餾程10%、50%、90%時的溫度生物離散度最小，詳見表4，說明浴溫度3.5 ℃條件下，全自動餾程測定儀測定車用汽油餾程10%、50%、90%時的溫度最穩(wěn)定，說明該溫度下適合測量車用汽油的餾程10%、50%、90%時的溫度。

表4 不同冷浴溫度測車用汽油餾程10%時的溫度的相關(guān)系數(shù)

表5 不同冷浴溫度測車用汽油餾程50%時的溫度的相關(guān)系數(shù)

表6 不同冷浴溫度測車用汽油餾程90%時的溫度的相關(guān)系數(shù)

2.3 冷浴溫度對全自動餾程測定儀測車用汽油餾程終餾點(diǎn)的溫度影響

在冷浴溫度為1 ℃、3.5 ℃、6 ℃下，通過One Way ANOVA檢驗(yàn)全自動餾程測定儀測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程終餾點(diǎn)的溫度差異，發(fā)現(xiàn)不同溫度下該儀器測定車用汽油樣本5-1和5-2的餾程終餾點(diǎn)時的溫度存在顯著性差異（P＜0.05），詳見表1～表7；說明冷浴溫度同樣對全自動餾程測定儀測定餾程終餾點(diǎn)時的溫度的準(zhǔn)確度存在影響。進(jìn)一步分析比較冷浴溫度為終餾點(diǎn)下測定餾程終餾點(diǎn)時的溫度均值的標(biāo)準(zhǔn)誤，發(fā)現(xiàn)冷浴溫度為3.5 ℃時測定餾程終餾點(diǎn)時的溫度生物離散度最小，詳見表7，說明冷浴溫度3.5 ℃條件下，全自動餾程測定儀測定車用汽油餾程終餾點(diǎn)時的溫度最穩(wěn)定，說明該溫度下適合測量車用汽油的餾程終餾點(diǎn)時的溫度。

表7 不同冷浴溫度測車用汽油餾程終餾點(diǎn)溫度和殘留體積的相關(guān)系數(shù)

該儀器在車用汽油終餾點(diǎn)的殘留體積小于2 mL時的終餾點(diǎn)溫度，完全符合車用汽油標(biāo)準(zhǔn)GB 17930-2016的要求，并且是全自動化操作，在特定條件下準(zhǔn)確度高，說明該儀器是適合車用汽油餾程的儀器。

3 討論

影響車用汽油餾程測定結(jié)果準(zhǔn)確性的因素很多，主要有取樣量、溫度計(jì)的安裝、蒸餾燒瓶的安裝、升溫速度、環(huán)境溫度和冷浴溫度等。這些因素經(jīng)過許多研究者驗(yàn)證以后已有固定的取值范圍，如車用汽油餾程測定取樣量宜為100 mL合適，餾程的蒸餾速度一般需為4～5 mL/min。有些因素對手動儀器測量餾程的結(jié)果影響較大，如溫度計(jì)和蒸餾燒瓶安裝因操作者不同存在位置差異，對車用汽油的餾程測量存在重要影響。蒸餾燒瓶支管焊接處下步與溫度計(jì)的水銀球的上部同處一平面是溫度計(jì)安裝最佳位置，溫度計(jì)的水銀球處于該位置以上，測的溫度比實(shí)際偏低；處于該位置以下，測的溫度比實(shí)際偏高。蒸餾燒瓶與水平面角度對一定回收體積的溫度存在一定影響，角度不大影響不大，角度偏大對回收體積為50%和90%的回收溫度影響較大。這些情況在全自動車用汽油餾程測定儀中可避免，因?yàn)槿詣羽s程測定儀的溫度是通過溫度傳感器測量的可以消除認(rèn)為視覺讀數(shù)誤差，且只需輸入蒸餾燒瓶規(guī)格既可自動調(diào)整加熱元件和蒸餾燒瓶之間的高度，但環(huán)境溫度和冷浴溫度對全自動餾程測定儀而言，仍是影響其測量結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素。

根據(jù)以往研究者的經(jīng)驗(yàn)，測定車用汽油的餾程，冷浴溫度在0～5 ℃，因此本研究為了研究冷浴溫度全自動餾程測定儀測定結(jié)果的影響，選擇的冷浴溫度為1 ℃、3.5 ℃和6 ℃。在常溫和常壓環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)冷浴溫度對其測定結(jié)果存在重要影響，冷浴溫度偏低，回收體積10%、50%和90%時的回收溫度偏低，反之，回收溫度偏高。這是因?yàn)檐囉闷鸵讚]發(fā)，當(dāng)冷浴溫度偏高時冷凝速度會變緩致使回收溫度偏高。本研究中的冷凝溫度在1～6 ℃測定的回收溫度均在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，但3.5 ℃定結(jié)果比較穩(wěn)定，這一結(jié)果與主流觀點(diǎn)的建議一致。這說明全自動餾程測定儀是車用汽油質(zhì)檢部門測定車用汽油餾程的最佳選擇。同時全自動餾程測定儀可以測定甲醇汽油、乙醇汽油和柴油的餾程，說明其適用范圍廣，這樣不需車用汽油質(zhì)檢部門依據(jù)車用燃料不同選擇不同的儀器，從而提高工作效率。

基于全自動餾程測定儀測定結(jié)果準(zhǔn)確、適用范圍廣和操作方便，建議其是目前車用汽油餾程測量儀器的最佳選擇。但其不便于攜帶，測試流程主要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，這也不利于消費(fèi)高效獲悉車用汽油的餾程，因此全自動餾程測定儀的技術(shù)需要向更便攜性發(fā)展。