一、样品的基本物理性质方面
1.试验装置一般要求40℃黏度≤10000 mPa・s或者根据装置的进料泵能力作调整,防止因黏度过高导致进料堵塞或者流量不稳定等问题。
具体来说,黏度一旦过高容易造成如柱塞泵、管线等进料系统输送困难,继而无法精准控制进料速率,这容易影响到反应温度与停留时间
等关键参数,造成试验结果出现偏差。
2.试验装置需要准确测定20℃或者25℃密度,一般为重质油,密度多在0.9~1.1 g/cm³,并以此作为计算进料质量流量以及产物收率的基
础数据。在延长焦化试验中,进料量需要以质量作为基准,如果密度不准确就容易导致进料量的计算出现错误,最终会影响到焦炭、汽油
或者柴油等产物收率的精准度。
3.试验装置对样品水分含量要求严格,通常水分≤0.5%(质量分数),理想状态≤0.1%。这主要是因为样品中的水分在高温反应炉中会迅
速汽化,引起系统压力骤升或者波动,严重时甚至会导致安全阀起跳。另外,水分还会稀释原料浓度,对反应深度产生影响,还可能加剧
设备内壁的腐蚀。
4.试验装置对样品机械杂质要求≤0.1%(质量分数),严禁含有如金属碎屑、泥沙等颗粒状杂质。这是因为杂质会对进料管线、喷嘴造成
堵塞,磨损进料泵活塞或者阀门。如果杂质进入反应釜,还可能混入焦炭产物中,除了会对焦炭质量分析产生负面影响,还可能损坏装置
内的精密部件。
二、样品的化学组成方面
1.残炭作为衡量原料结焦潜力的核心指标,与焦炭产率直接关联,残炭越高,焦炭的生成量就会越大,需要匹配装置的焦炭容纳能力。因
此,如兰氏残炭、康氏残炭等残炭值需要明确测定,一般要求残炭≥5%。
2.样品硫含量虽然没有强制上限,但仍需准确测定,常见方法包括微库仑法、X射线荧光法。硫在反应中会有部分转移到焦炭、液体产物
以及气体。如果试验需要评估焦炭硫含量或者脱硫效果,就需要提前明确样品的硫含量范围,防止因硫含量过高引起尾气处理系统的负荷
超限。
3.氮含量同硫含量,一般可以通过化学发光法进行测定。氮会对如柴油、汽油等液体产物的后续加工产生影响,如果试验目标包含液体产物
质量评估,就需要将氮含量控制在合理范围内。一般情况下,如重质油的氮含量要求0.1%~1.0%。
4.重金属总含量需要严格控制在≤500 μg/g,一些高精度试验为≤200 μg/g。金属会在焦炭中富集,除了影响焦炭质量,还可能在高温下
催化结焦反应,使焦炭结构发生改变,最终导致试验结果与工业实际出现偏离。
5.样品需要充分混合均匀,防止出现分层或者组分偏析。样品组分的均匀性如果没有得到保障,每次取样的组成差异就容易导致平行试验结
果的重复性较差,无法准确评估原料的真实焦化性能。
三、样品的安全性方面
1.闭口闪点需要≥100℃,特别是针对重质油样品。如果闪点过低,容易导致样品在进料的过程中挥发并形成可燃蒸气,一旦遇到静电或者明
火就可能爆炸造成安全事故。另外,对于轻质组分含量较高的样品,还需要提前进行脱轻处理,确保闪点达标。
2.样品酸值需要≤5 mg/g,防止因酸值过高腐蚀装置的金属部件,导致设备出现泄漏。另外,酸性组分可能和系统中的硫化物反应并生成腐
蚀性更强的物质,容易加剧设备损耗。
3.样品需要再试验周期内保持化学稳定性,避免发生氧化、聚合、沉淀。如果样品容易氧化,会造成黏度、残炭值的升高,使原始焦化特性
发生改变。另外,如果样品中的沥青质容易沉淀,还会对进料系统造成堵塞,影响到试验的连续性。
四、样品量和储存方面
1.样品量需要确保满足试验的全称要求,一般情况下,单次试验需样品量=装置进料速率 × 反应时间 ×1.2(预留 20% 余量)。举例来说,
如果装置进料速率为50 g/h,反应时间为 4 h,那么单次试验需样品量≥240 g。如果需要进行3 次平行试验,总样品量需≥720 g,防止
因样品量不足导致试验中途停炉,这对数据完整性有着很大影响。
2.样品的储存条件通常需要确保阴凉,温度范围在20至30℃,环境需要保证避光、干燥,防止因阳光直射或者高温导致轻质组分出现挥发或
者氧化等问题;储存容器的材质需要足够耐腐蚀,比如不锈钢罐,禁止使用普通塑料瓶或玻璃罐;另外,样品储存时间不宜过长,一般要求
≤30天,一旦超过15天需要重新测定样品的关键指标,在确认无明显变化后才能再用于试验。
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