一、樣品的基本物理性質方面
1.試驗裝置一般要求40℃黏度≤10000 mPa?s或者根據裝置的進料泵能力作調整,防止因黏度過高導致進料堵塞或者流量不穩定等問題。
具體來說,黏度一旦過高容易造成如柱塞泵、管線等進料系統輸送困難,繼而無法精準控制進料速率,這容易影響到反應溫度與停留時間
等關鍵參數,造成試驗結果出現偏差。
2.試驗裝置需要準確測定20℃或者25℃密度,一般為重質油,密度多在0.9~1.1 g/cm3,并以此作為計算進料質量流量以及產物收率的基
礎數據。在延長焦化試驗中,進料量需要以質量作為基準,如果密度不準確就容易導致進料量的計算出現錯誤,最終會影響到焦炭、汽油
或者柴油等產物收率的精準度。
3.試驗裝置對樣品水分含量要求嚴格,通常水分≤0.5%(質量分數),理想狀態≤0.1%。這主要是因為樣品中的水分在高溫反應爐中會迅
速汽化,引起系統壓力驟升或者波動,嚴重時甚至會導致安全閥起跳。另外,水分還會稀釋原料濃度,對反應深度產生影響,還可能加劇
設備內壁的腐蝕。
4.試驗裝置對樣品機械雜質要求≤0.1%(質量分數),嚴禁含有如金屬碎屑、泥沙等顆粒狀雜質。這是因為雜質會對進料管線、噴嘴造成
堵塞,磨損進料泵活塞或者閥門。如果雜質進入反應釜,還可能混入焦炭產物中,除了會對焦炭質量分析產生負面影響,還可能損壞裝置
內的精密部件。
二、樣品的化學組成方面
1.殘炭作為衡量原料結焦潛力的核心指標,與焦炭產率直接關聯,殘炭越高,焦炭的生成量就會越大,需要匹配裝置的焦炭容納能力。因
此,如蘭氏殘炭、康氏殘炭等殘炭值需要明確測定,一般要求殘炭≥5%。
2.樣品硫含量雖然沒有強制上限,但仍需準確測定,常見方法包括微庫侖法、X射線熒光法。硫在反應中會有部分轉移到焦炭、液體產物
以及氣體。如果試驗需要評估焦炭硫含量或者脫硫效果,就需要提前明確樣品的硫含量范圍,防止因硫含量過高引起尾氣處理系統的負荷
超限。
3.氮含量同硫含量,一般可以通過化學發光法進行測定。氮會對如柴油、汽油等液體產物的后續加工產生影響,如果試驗目標包含液體產物
質量評估,就需要將氮含量控制在合理范圍內。一般情況下,如重質油的氮含量要求0.1%~1.0%。
4.重金屬總含量需要嚴格控制在≤500 μg/g,一些高精度試驗為≤200 μg/g。金屬會在焦炭中富集,除了影響焦炭質量,還可能在高溫下
催化結焦反應,使焦炭結構發生改變,最終導致試驗結果與工業實際出現偏離。
5.樣品需要充分混合均勻,防止出現分層或者組分偏析。樣品組分的均勻性如果沒有得到保障,每次取樣的組成差異就容易導致平行試驗結
果的重復性較差,無法準確評估原料的真實焦化性能。
三、樣品的安全性方面
1.閉口閃點需要≥100℃,特別是針對重質油樣品。如果閃點過低,容易導致樣品在進料的過程中揮發并形成可燃蒸氣,一旦遇到靜電或者明
火就可能爆炸造成安全事故。另外,對于輕質組分含量較高的樣品,還需要提前進行脫輕處理,確保閃點達標。
2.樣品酸值需要≤5 mg/g,防止因酸值過高腐蝕裝置的金屬部件,導致設備出現泄漏。另外,酸性組分可能和系統中的硫化物反應并生成腐
蝕性更強的物質,容易加劇設備損耗。
3.樣品需要再試驗周期內保持化學穩定性,避免發生氧化、聚合、沉淀。如果樣品容易氧化,會造成黏度、殘炭值的升高,使原始焦化特性
發生改變。另外,如果樣品中的瀝青質容易沉淀,還會對進料系統造成堵塞,影響到試驗的連續性。
四、樣品量和儲存方面
1.樣品量需要確保滿足試驗的全稱要求,一般情況下,單次試驗需樣品量=裝置進料速率 × 反應時間 ×1.2(預留 20% 余量)。舉例來說,
如果裝置進料速率為50 g/h,反應時間為 4 h,那么單次試驗需樣品量≥240 g。如果需要進行3 次平行試驗,總樣品量需≥720 g,防止
因樣品量不足導致試驗中途停爐,這對數據完整性有著很大影響。
2.樣品的儲存條件通常需要確保陰涼,溫度范圍在20至30℃,環境需要保證避光、干燥,防止因陽光直射或者高溫導致輕質組分出現揮發或
者氧化等問題;儲存容器的材質需要足夠耐腐蝕,比如不銹鋼罐,禁止使用普通塑料瓶或玻璃罐;另外,樣品儲存時間不宜過長,一般要求
≤30天,一旦超過15天需要重新測定樣品的關鍵指標,在確認無明顯變化后才能再用于試驗。

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