張淑霞，嚴文娟，文 萍

（中國石油大學（華東）化學化工學院，山東 青島 266580）

石油是一個多組分的復雜混合物，在對其加熱過程中，沸點會逐漸升高，從常溫一直到500℃以上。所以，無論是對石油進行研究或進行加工利用，都必須按照組分沸點的不同進行蒸餾，將石油進行“切割”餾分，對石油進行分餾。采用某種標準的試驗方法來進行蒸餾，所得的沸點范圍稱為餾程，常用的標準方法有實沸點蒸餾、恩氏蒸餾、減壓蒸餾等。對于輕質(zhì)石油產(chǎn)品，通常采用GB/T6536的方法進行蒸餾，即恩氏蒸餾，如汽油、柴油、航空煤油等燃料油。餾程是評定液體燃料蒸發(fā)性的最重要的質(zhì)量指標[1]。

1 汽油及其餾程概述

汽油是用量最大的輕質(zhì)石油產(chǎn)品之一，是引擎的一種重要燃料。汽油的蒸發(fā)性是其重要的特性參數(shù)之一，汽油餾程的測定在生產(chǎn)、存儲、運輸、使用過程中都有十分重要的意義[2-4]。在汽油的規(guī)格標準中，一般用恩氏蒸餾的餾程數(shù)據(jù)描述其蒸發(fā)性能，主要對10%、50%、90%等餾出溫度和終餾點作出了具體要求。我國車用汽油質(zhì)量標準（GB17930-2016）對餾程數(shù)據(jù)要求見表1。

表1 我國車用汽油質(zhì)量標準對餾程數(shù)據(jù)要求Tab.1 Requirements for distillation range data in my country's automotive gasoline quality standards

10%餾出溫度 表示汽油中低沸點餾分的多少，決定汽油機的啟動性能。此溫度越低，蒸發(fā)性越強，在低溫下啟動性越強。

50%餾出溫度 表示汽油平均蒸發(fā)性能，決定啟動后升溫時間長短及加速性能。此溫度過高，會導致汽油燃燒不完全，以致熄火。

90%餾出溫度和終餾點 表示汽油中重組分含量多少。若過高，則汽油不能完全燃燒，積炭增多，耗油量上升。

2 實驗部分

2.1 基本原理

石油產(chǎn)品蒸餾，簡單來說是在一定條件下，使產(chǎn)品汽化、冷卻及餾出的物理過程。不同沸點的組分溫度由低到高依次被汽化，即漸次汽化，并確定餾出溫度和餾出體積百分比之間的數(shù)字關(guān)系。

2.2 實驗樣品及儀器

車用93#汽油（中石化燃料油（青島）有限公司）。

SYD-6536A型餾程測定器（上海昌吉）；125mL蒸餾燒瓶；溫度計（0～300℃）；量筒（100mL、5mL）；秒表等。

2.3 實驗方法

采用GB/T6536規(guī)定方法，實驗條件按標準中第1組試樣條件進行。取100mL樣品放入蒸餾燒瓶中，按規(guī)定的速度進行加熱，餾出第1滴冷凝液時的氣相溫度為初餾點。隨后，其溫度逐漸升高，而液體不斷地餾出，依次記下餾出液達10、20……90mL時的氣相溫度，稱為10%、20%……90%餾出溫度。當氣相溫度升高到一定數(shù)值后，它就不再上升反而回落，這個最高的氣相溫度稱為終餾點。冷卻后，讀出回收體積、殘留體積，并計算出損失體積。

2.4 實驗簡要步驟

（1）樣品預處理 去除樣品中明顯可見水。

（2）取樣 用量筒取100mL試樣，盡可能完全倒入蒸餾燒瓶（不能使液體流入蒸餾燒瓶支管）。

（3）安裝溫度計、安裝蒸餾燒瓶 注意連接處的嚴密性。

（4）記錄大氣壓，加熱蒸餾 實驗時由開始加熱計時開始，每隔10mL的餾出體積記錄對應的溫度和時間，這樣能較好地控制加熱速度，以檢查數(shù)據(jù)的可靠性。開始到初餾點5～10min，回收5%到燒瓶殘留量5%之間的餾出速度4～5mL·min-1，燒瓶殘留量5%到終餾點3～5min。

（5）冷卻后記錄回收體積和殘留物體積。

（6）實驗結(jié)束，清洗儀器，用石油醚清洗并烘干，進行數(shù)據(jù)計算。

3 汽油蒸餾實驗影響因素分析[5-10]

此實驗屬于條件性實驗，實驗過程中只有嚴格按照實驗所規(guī)定的條件和操作方法進行測定，實驗結(jié)果才有意義，才能相互比較。而在餾程實驗測定過程中，存在諸多影響因素，影響測量結(jié)果。筆者結(jié)合長期實驗室工作經(jīng)驗，列舉幾種影響較大的因素。

3.1 樣品揮發(fā)性的影響

對樣品取樣時，應保證取樣量100mL準確，讀數(shù)時采取正確的讀數(shù)方式。取樣后應盡快地將樣品轉(zhuǎn)移到蒸餾燒瓶中，并用連著軟膠塞的溫度計密封好，避免油品的揮發(fā)損失；另一方面，測定過程中，量筒上方應用橡膠蓋板蓋住，減少揮發(fā)損失。

3.2 溫度計安裝位置的影響

方法里規(guī)定，用一緊貼的打孔良好的軟木塞將溫度計緊密地裝在蒸餾燒瓶頸上，使溫度計球位于燒瓶頸的中心線，溫度計毛細管的低端與支管內(nèi)壁底部的最高點齊平，見圖2。

圖2 溫度計毛細管與燒瓶支管位置圖Fig.2 Position of the thermometer capillary and the flask branch

實驗時，溫度計安裝采用幾種不同位置形式，考查對測定結(jié)果的影響，測定結(jié)果見表2。

表2 溫度計安裝位置不同時對餾出溫度的影響Tab.2 Effect of different installation positions of the thermometer on the distillation temperature

由表2可以看出，若溫度計插入燒瓶較深，因高沸點蒸氣或因跳濺液滴濺在水銀泡上而使餾出溫度偏高；若溫度插入淺，因瓶頸的蒸氣分子少，且受冷空氣影響而使餾出溫度偏低；若溫度計不垂直，水銀球偏向瓶壁，由于瓶壁受冷空氣的影響，使餾出溫度偏低。因此，溫度計的正確位置應按照圖2要求，使溫度計毛細管低端與支管內(nèi)壁底部齊平。

3.3 加熱速度的影響

方法規(guī)定，從開始加熱到初餾點的時間為5～10min，從回收5%到燒瓶殘留量為5mL的平均餾出速率為4～5mL·min-1，從95%回收體積到終餾點的時間為3～5min。現(xiàn)在的儀器大都采用電爐絲加熱，通過控制電壓來調(diào)整加熱速度，由于不同廠家所用的電爐絲功率不同，故沒有一個固定的值來規(guī)定。

實驗中，使用同一臺設(shè)備，選取不同的加熱速率，考查不同的加熱速率對餾出溫度的影響，實驗結(jié)果見表3。

表3 不同的加熱速率對餾出溫度的影響Tab.3 Effects of different heating rates on distillation temperature

由表3可以看出，加熱速度對餾程測定結(jié)果有很大影響，特別是對初餾點和90%餾出溫度以后各餾出點的影響尤為顯著。如果加熱速度過快，蒸餾燒瓶受熱也快，會產(chǎn)生大量的氣體，來不及從出口管逸出，使蒸餾燒瓶中的氣體分子增多，瓶中的壓力大于外界氣壓，這時讀出的餾出溫度要比正常餾出溫度偏高一些；反之，加熱速度過慢，不僅使各餾出溫度偏低，而且餾程測定時間延長。

3.4 蒸餾后期電壓調(diào)整的影響

蒸餾過程中，通過電壓值的大小來控制加熱速度。在蒸餾過程的后期，輕組分被蒸發(fā)，燒瓶內(nèi)剩余的是較重組分，就需要及時調(diào)整電壓值的大小來保證餾出速度。GB/T6536標準中只是粗略的規(guī)定從燒瓶中殘余量為5mL到終點的時間為3～5min，所以由于實驗者的操作差異，調(diào)整電壓的速率和時間會不同，就會給實驗結(jié)果帶來較大誤差。

通過長期的實驗經(jīng)驗可知，蒸餾后期調(diào)整電壓過快，造成溫度過高而出現(xiàn)重組分分解，瓶內(nèi)產(chǎn)生大量白煙；如果電壓調(diào)整地過慢，導致油氣不能及時餾出而產(chǎn)生回流，造成后期溫度偏低。

3.5 冷凝管內(nèi)殘留液的影響

按照操作步驟的要求，每次實驗前，應用無絨軟布纏在繩上，擦拭冷凝管內(nèi)壁，主要目的是清除上一次實驗殘留在冷凝管內(nèi)壁上的殘留液和大氣當中的水分，以免影響實驗的餾出體積讀數(shù)。此步驟經(jīng)常會引起被忽略，造成回收體積讀數(shù)比實際值偏大。

3.6 大氣壓的影響

大氣壓影響組分的沸點，且沸點隨著大氣壓的升高而升高，實驗時要記錄室內(nèi)大氣壓，并在實驗后根據(jù)公式把溫度修正到標準大氣壓下的示數(shù)。

3.7 其他影響因素

油品餾程測定過程中，除了受上述因素影響外，還會受到冷浴溫度、取樣量準確度、讀數(shù)誤差、數(shù)據(jù)修正等因素的影響。

4 結(jié)論

油品的餾程實驗作為常規(guī)的油品分析測試實驗，目前應用最多的是按照GB/T6536進行測定。該方法實驗過程雖然相對比較簡單，但實驗過程的影響因素較多，從實驗器材選用、實驗條件控制、讀數(shù)及結(jié)果修正等多個環(huán)節(jié)，都會給實驗結(jié)果帶來影響。其中，加熱速度和溫度計安裝位置是影響相對較大的因素。因此，在實際操作中，必須按照標準中規(guī)定的條件進行，嚴格控制好每一個環(huán)節(jié)，才能確保結(jié)果的有效性。綜上所述，按照GB6536規(guī)定，進行汽油餾程實驗時應該控制以下幾個條件：溫度計安裝時毛細管低端與支管內(nèi)壁底部齊平、開始加熱到初餾點的時間為5～10min、從回收5%到燒瓶中殘留量為5mL的平均速率為4～5mL·min-1、燒瓶中殘留量為5mL到終點的時間為3～5min。