噴氣燃料中芳烴總量的測(cè)定方法優(yōu)化

毛春蓉

中海石油寧波大榭石化有限公司 浙江 寧波 315812

3#噴氣燃料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T6537-2018[1]中芳烴含量有明確要求。芳烴含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致油品氧化安定性不穩(wěn)定，造成煙點(diǎn)過(guò)低燃燒不完全，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造成積碳影響安全性能。有關(guān)噴氣燃料中芳烴的測(cè)定，熒光指示劑GB/T11132-2008（ASTMD1319）[2-3]仍然是目前各類噴氣燃料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中芳烴測(cè)量的指定方法。該方法本質(zhì)是一個(gè)經(jīng)典的液固色譜，分析過(guò)程涉及吸附柱用硅膠的準(zhǔn)備、吸附柱的填裝、顯色劑的加入、分離過(guò)程的淋洗和淋洗后的測(cè)量等過(guò)程或步驟，分析周期較長(zhǎng)。另外，硅膠的性能、吸附柱的裝填和淋洗速度的快慢及顯色的觀察均會(huì)影響分析結(jié)果，導(dǎo)致方法的精密度較差，有機(jī)溶劑和紫外燈的使用也不利于操作者的身體健康。為提高分析速度和分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確性，結(jié)合高效液相色譜分析航空煤油中芳烴的含量的方法ASTM D6379[4]，該方法分離效能和更快的分析速度，主要問(wèn)題是缺乏通用、方便合理的檢測(cè)器配套使用和較大的分析誤差，由此制約了高效液相色譜（HPLC）技術(shù)在中、重石油餾分分析中應(yīng)用的主要原因。鑒于現(xiàn)有分析方法存在的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室組織技術(shù)攻關(guān)和查閱技術(shù)文獻(xiàn)采用氣相色譜法含芳烴捕集阱、氣相色譜儀配有氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）檢測(cè)器，數(shù)據(jù)記錄儀與處理系統(tǒng)等硬件配置建立一個(gè)準(zhǔn)確、快速、適合噴氣燃料中芳烴總量的測(cè)定方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法原理

氣相色譜法測(cè)定噴氣燃料烴組成分析原理：噴氣燃料樣品進(jìn)入色譜系統(tǒng)后，通過(guò)一個(gè)六通閥的切換，芳烴捕集阱接入氣路，噴氣燃料樣品進(jìn)入芳烴捕集阱，樣品中的芳烴被選擇性地保留，飽和烴組分穿過(guò)芳烴捕集阱進(jìn)入氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）。飽和烴組分通過(guò)芳烴捕集阱后，通過(guò)另一個(gè)六通閥的切換，對(duì)芳烴捕集阱中的芳烴組分進(jìn)行反吹，在適當(dāng)?shù)臈l件下使芳烴捕集阱中的芳烴脫附并進(jìn)入FID，色譜出峰順序?yàn)轱柡蜔N、芳烴。

1.2 試樣進(jìn)樣

樣品無(wú)需預(yù)處理，直接進(jìn)樣、采用校正樣品確定各烴族組分的保留時(shí)間和相對(duì)質(zhì)量校正因子。按確定步驟測(cè)量噴氣燃料樣品中各烴族組分的峰面積，采用校正的面積歸一化法定量，計(jì)算樣品中各烴族組分的體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 干擾物質(zhì)

1）樣品中高碳數(shù)直鏈烷烴（C18以上），在芳烴捕集阱中與芳烴不能完全分離，影響芳烴組分的檢測(cè)，會(huì)使芳烴測(cè)定結(jié)果偏大。

2）如噴氣燃料中存在微量烯烴，將與芳烴一起出峰，此時(shí)得到的芳烴含量為芳烴與烯烴的總量。

3）噴氣燃料中的少量硫、氮、氧的化合物在芳烴捕集阱中可能產(chǎn)生不可逆吸附，最終可能降低芳烴捕集阱的容量或縮短使用壽命。

1.4 儀器

氣相色譜儀應(yīng)至少包括進(jìn)樣系統(tǒng)、汽化室、氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）、色譜工作站和氣體流量控制系統(tǒng)。色譜操作條件如表1所示。

表1 色譜操作條件

1.4.1 進(jìn)樣系統(tǒng)

將0.05μL的樣品導(dǎo)入氣相色譜儀的汽化室，微量注射器、自動(dòng)進(jìn)樣器都能很好的進(jìn)樣。

1.4.2 分離系統(tǒng)

芳烴捕集阱在120～160℃范圍內(nèi)，芳烴捕集阱應(yīng)定量保留所有C8～C17的芳烴，且所有沸點(diǎn)300℃以下的飽和烴組分無(wú)保留。在175～270℃，該芳烴捕集阱應(yīng)釋放所有保留的組分。如發(fā)現(xiàn)芳烴捕集阱有芳烴逃逸現(xiàn)象，易調(diào)整操作條件甚至更換芳烴捕集阱。平衡柱應(yīng)對(duì)烴族組分無(wú)保留或吸附，只起壓力平衡作用，以保證閥切換后基線的平穩(wěn)。

1.5 載氣純化裝置

為了保證芳烴捕集阱的使用壽命，除應(yīng)使用分子篩、活性炭等凈化器脫除載氣中的水和烴類雜質(zhì)外，還應(yīng)安裝脫氧凈化器，確保載氣中的氧含量在1mg/L以下。

1.6 試劑及材料

試劑應(yīng)使用分析純或以上的試劑。

校正物質(zhì)：癸烷、正十一烷、正二十烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、己基環(huán)已烷、戊基環(huán)己烷、十氫萘、異丙苯、丁基苯、四氫萘、1-甲基萘。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法可靠性的考察-標(biāo)準(zhǔn)加入實(shí)驗(yàn)

方法可靠性的考察-標(biāo)準(zhǔn)加入實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表2。

表2 噴氣燃料中加入芳烴的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

在不同基體的噴氣燃料中加入不同水平的芳烴組分，測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果又很好的一致性?；厥章史秶?7.16%～105.88%。

2.2 方法重復(fù)性的考察

方法重復(fù)性的考察見(jiàn)表3。

表3 本方法的重復(fù)性考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在不同的含量下，方法均可以給出較好的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.3 此方法與GB/T11132—2008 實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果的比對(duì)

表4列出大榭石化加氫裝置生產(chǎn)的3#噴氣燃料采用GB/T11132—2008方法測(cè)定結(jié)果與本方法測(cè)定結(jié)果對(duì)比?？梢钥闯鰞蓚€(gè)方法測(cè)定結(jié)果的一致性很好，平均偏差小于0.1。

表4 兩種方法檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

從以上圖表數(shù)據(jù)可以看出無(wú)論是噴氣燃料還是自己配制的不同體積分?jǐn)?shù)的芳烴，此方法與GB11132—2008對(duì)比都有很好的一致性。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以看出，采用氣相色譜技術(shù)快速測(cè)定噴氣燃料中的總芳烴是完全可行的。實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，精密度高。加標(biāo)回收率都能滿足當(dāng)前方法要求。該方法的采用在保障測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)可以大大縮短分析時(shí)間，由原來(lái)的GB/T11132—2008實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定一個(gè)樣品需要約2h，分析周期長(zhǎng)。氣相色譜分析只要10min。并改善分析環(huán)境，保障分析人員的身心健康，避免了大量有毒有害化學(xué)試劑，提高了生產(chǎn)效率，有利噴氣燃料中芳烴檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

3 結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)方法可用于噴氣燃料總量的測(cè)定，新方法的實(shí)施將極大提高現(xiàn)有噴氣燃料中芳烴分析的速度和測(cè)量精密度。

（2）可提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造良好的綠色友好工作環(huán)境。

（3）對(duì)噴氣燃料的生產(chǎn)質(zhì)量控制及產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督檢測(cè)具有重要意義。

（4）提高了分析方法測(cè)定的精密度和準(zhǔn)確度。