喷气燃料中芳烃总量的测定方法优化

2023-08-04毛春蓉

石化技术 2023年7期

毛春蓉

中海石油宁波大榭石化有限公司浙江宁波 315812

3#喷气燃料产品标准GB/T6537-2018[1]中芳烃含量有明确要求。芳烃含量过高会导致油品氧化安定性不稳定，造成烟点过低燃烧不完全，飞机发动机造成积碳影响安全性能。有关喷气燃料中芳烃的测定，荧光指示剂GB/T11132-2008（ASTMD1319）[2-3]仍然是目前各类喷气燃料产品标准中芳烃测量的指定方法。该方法本质是一个经典的液固色谱，分析过程涉及吸附柱用硅胶的准备、吸附柱的填装、显色剂的加入、分离过程的淋洗和淋洗后的测量等过程或步骤，分析周期较长。另外，硅胶的性能、吸附柱的装填和淋洗速度的快慢及显色的观察均会影响分析结果，导致方法的精密度较差，有机溶剂和紫外灯的使用也不利于操作者的身体健康。为提高分析速度和分析结果的精密度和准确性，结合高效液相色谱分析航空煤油中芳烃的含量的方法ASTM D6379[4]，该方法分离效能和更快的分析速度，主要问题是缺乏通用、方便合理的检测器配套使用和较大的分析误差，由此制约了高效液相色谱（HPLC）技术在中、重石油馏分分析中应用的主要原因。鉴于现有分析方法存在的问题，实验室组织技术攻关和查阅技术文献采用气相色谱法含芳烃捕集阱、气相色谱仪配有氢火焰离子化检测器（FID）检测器，数据记录仪与处理系统等硬件配置建立一个准确、快速、适合喷气燃料中芳烃总量的测定方法。

1 试验部分

1.1 方法原理

气相色谱法测定喷气燃料烃组成分析原理：喷气燃料样品进入色谱系统后，通过一个六通阀的切换，芳烃捕集阱接入气路，喷气燃料样品进入芳烃捕集阱，样品中的芳烃被选择性地保留，饱和烃组分穿过芳烃捕集阱进入氢火焰离子化检测器（FID）。饱和烃组分通过芳烃捕集阱后，通过另一个六通阀的切换，对芳烃捕集阱中的芳烃组分进行反吹，在适当的条件下使芳烃捕集阱中的芳烃脱附并进入FID，色谱出峰顺序为饱和烃、芳烃。

1.2 试样进样

样品无需预处理，直接进样、采用校正样品确定各烃族组分的保留时间和相对质量校正因子。按确定步骤测量喷气燃料样品中各烃族组分的峰面积，采用校正的面积归一化法定量，计算样品中各烃族组分的体积分数和质量分数。

1.3 干扰物质

1）样品中高碳数直链烷烃（C18以上），在芳烃捕集阱中与芳烃不能完全分离，影响芳烃组分的检测，会使芳烃测定结果偏大。

2）如喷气燃料中存在微量烯烃，将与芳烃一起出峰，此时得到的芳烃含量为芳烃与烯烃的总量。

3）喷气燃料中的少量硫、氮、氧的化合物在芳烃捕集阱中可能产生不可逆吸附，最终可能降低芳烃捕集阱的容量或缩短使用寿命。

1.4 仪器

气相色谱仪应至少包括进样系统、汽化室、氢火焰离子化检测器（FID）、色谱工作站和气体流量控制系统。色谱操作条件如表1所示。

表1 色谱操作条件

1.4.1 进样系统

将0.05μL的样品导入气相色谱仪的汽化室，微量注射器、自动进样器都能很好的进样。

1.4.2 分离系统

芳烃捕集阱在120～160℃范围内，芳烃捕集阱应定量保留所有C8～C17的芳烃，且所有沸点300℃以下的饱和烃组分无保留。在175～270℃，该芳烃捕集阱应释放所有保留的组分。如发现芳烃捕集阱有芳烃逃逸现象，易调整操作条件甚至更换芳烃捕集阱。平衡柱应对烃族组分无保留或吸附，只起压力平衡作用，以保证阀切换后基线的平稳。

1.5 载气纯化装置

为了保证芳烃捕集阱的使用寿命，除应使用分子筛、活性炭等净化器脱除载气中的水和烃类杂质外，还应安装脱氧净化器，确保载气中的氧含量在1mg/L以下。

1.6 试剂及材料

试剂应使用分析纯或以上的试剂。

校正物质：癸烷、正十一烷、正二十烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、己基环已烷、戊基环己烷、十氢萘、异丙苯、丁基苯、四氢萘、1-甲基萘。

2 结果与讨论

2.1 方法可靠性的考察-标准加入实验

方法可靠性的考察-标准加入实验见表2。

表2 喷气燃料中加入芳烃的标准实验

在不同基体的喷气燃料中加入不同水平的芳烃组分，测量结果与计算结果又很好的一致性。回收率范围97.16%～105.88%。

2.2 方法重复性的考察

方法重复性的考察见表3。

表3 本方法的重复性考察实验结果

在不同的含量下，方法均可以给出较好的重复性标准偏差。

2.3 此方法与GB/T11132—2008 实验方法结果的比对

表4列出大榭石化加氢装置生产的3#喷气燃料采用GB/T11132—2008方法测定结果与本方法测定结果对比。可以看出两个方法测定结果的一致性很好，平均偏差小于0.1。

表4 两种方法检测数据对比

从以上图表数据可以看出无论是喷气燃料还是自己配制的不同体积分数的芳烃，此方法与GB11132—2008对比都有很好的一致性。

通过以上实验可以看出，采用气相色谱技术快速测定喷气燃料中的总芳烃是完全可行的。实验重复性好，精密度高。加标回收率都能满足当前方法要求。该方法的采用在保障测定结果准确性的同时可以大大缩短分析时间，由原来的GB/T11132—2008实验方法测定一个样品需要约2h，分析周期长。气相色谱分析只要10min。并改善分析环境，保障分析人员的身心健康，避免了大量有毒有害化学试剂，提高了生产效率，有利喷气燃料中芳烃检测的准确性和及时性。