自动密度仪在油品分析中的应用

自动密度仪在油品分析中的应用姓名：崔增文自动密度仪在油品分析中的应用【摘要】通过分析不同油品样品，考察了DMA4500自动密度仪在油品分析中的应用情况，对比分析了自动密度仪与经典石油密度计法的测定结果。实验结果表明，自动密度仪较经典方法具有显著的优越性：测定结果精度高、再现性好、性能稳定、适用范围广，并且操作简便快速，能够大幅度提高工作效率。【关键词】油品；自动密度仪；密度；U型管振荡器在油品质量管理和检验过程中，密度是一项基本而重要的指标。它既是判断油品品质合格与否的标志，又是计算质量的依据。在油品的生产和销售中，准确地测定密度，对把握油品质量和减少贸易损失更是具有不可忽视的意义。测量密度的方法很多，密度计法是一种使用方便、精度高、应用最广范的测量液体密度方法，可用作测量石油密度，称为石油密度计法。石油密度计法操作简便、快速，在实际应用中得到广泛认可。但其受准确度最小分度值及人的视力限制，用于测量重质油品和原油密度则存在恒温时间长等缺点。为了满足实际生产需要，我们引进了DMA4500自动密度仪用于油品分析。DMA4500自动密度仪是通过测量石油产品振动频率的变化来测量密度的，是一种振动管密度仪。本文通过分析不同油品样品，考察了DMA4500自动密度仪在油品分析中的应用情况，对比分析了自动密度仪与经典石油密度计法的测定结果。实验结果表明，自动密度仪较经典方法具有显著的优越性：测定结果精度高、再现性好、性能稳定、适用范围广，并且操作简便快速，能够大幅度提高工作效率。1试验部分1.1DMA4500分析原理DMA4500自动密度仪是奥地利AntonPaarGmbH公司生产的数字式密度仪，它采用了AntonPaar的U型振荡管技术，。基于谐波振荡原理，空心的U型管在电磁波的作用下进行谐波振荡，振荡频率取决于U型管中样品的密度，用空气和水作为标准来标定仪器，通过测量空气、纯水和液体的振动频率则可以测量液体的密度。DMA4500可以校正油品粘度对密度测定值的影响，能得到更加准确的测量结果。1.2仪器工作条件DMA4500自动密度仪的主要工作条件见表1：表1DMA4500性能指标项目允许范围测量范围/g.cm-30~3密度/g.cm-30.00005温度/℃0.01测量室样品量/mL约1每个样品的标准测量时间/s约30样品通过次数/h10~30手动进样用：2ml塑料或玻璃注射器。密度计法测量用SY-1型石油密度计，密度计量筒，温度计，恒温水浴，均符合GB/T1884-2000的规定；1.3实验步骤1.3.1实验样品的选择需要分析密度的油品的种类主要包括汽油、航煤、柴油、蜡油、原油等几大类，因此选择这几类油品作为分析对象，分别用密度计法和自动密度仪法进行分析。1.3.2密度计法测量密度值所有样品的分析数据均严格按照中华人民共和国国家标准GB/T1884-2000《原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法）》的要求进行测定。1.3.3自动密度仪法测量密度值所有样品的分析数据均严格按照中华人民共和国石油化工行业标准SH/T0604-2000《原油和液体石油产品密度测定法（U形振动管法）》的要求进行测定。打开仪器后预热15分钟，检查屏幕上“Condition”处显示“Valid”，表明仪器已经达到了分析样品的条件。调用分析需要的方法，用纯水检查仪器的准确性，达到要求后，用无水乙醇清洗测量室，将仪器侧面空气泵的出口管接到测量室的入口管上，按“Pump”键，将测量室吹干。用注射器取一管试样(约2mL),待注射器中的气泡排除干净后,插入到测量系统测量室入口,推动注射塞子将样品注满测量室，保持注射器不动，按“开始”键，听到声音信号即表示测量完成，分析结果可自动打印出来。所需分析的样品均完成分析后，先后用汽油、无水乙醇将测量室清洗干净，用空气泵吹干。2结果与讨论2.1分析结果的准确性2.1.1标准物质精密度分析在日常分析过程中，每次样品分析前都要测定一次纯水的密度并与标准值进行比较，应不大于±0.00005g/cm3。以此来确定仪器的可靠性及分析结果的准确性。样品分析结束后，将仪器清洗干净，还需要再一次测定纯水的密度并与标准值进行比较，没有超出规定范围，既可认为分析结果准确。如果不到规定的要求，需要重新调整仪器壮态。以纯水作为标准物质来检验分析结果的准确性。由表2、3的分析数据可以看出，DMA4500自动密度仪分析纯水的精密度很高，所有数据与标准值的误差均小于±0.00005g.cm-3。表220.0℃纯水密度测定结果（g.cm-3）12345678标准密度0.998200.998200.998200.998200.998200.998200.998200.99820测定密度0.998210.998200.998200.998220.998210.998200.998220.99823差值0.000010.000000.000000.000020.000010.000000.000020.00003表350.0℃纯水密度测定结果（g.cm-3）12345678标准密度0.998030.998030.998030.998030.998030.998030.998030.99803测定密度0.988010.987990.988000.988030.988080.987990.987970.98799差值-0.00002-0.00004-0.000030.000000.00005-0.00004-0.00005-0.00004由此可见，只要按照上述要求使用DMA4500测量密度，分析结果的准确性完全可以得到保证。2.1.2石油产品分析结果的准确性GB/T1884-2000使用的密度计定期由计量单位检定。符合要求的密度计测出的密度准确可靠。因此，密度计法测定的密度数据可以作为衡量自动密度仪分析结果准确性的依据。表4自动密度仪与密度计法测定标准密度的对比（kg.m-3）样品名称样品种类密度计法自动密度法两种方法差值三常常顶汽油708.0708.1-0.1658#罐汽油731.9732.1-0.2304#罐汽油718.4718.6-0.2302#罐汽油718.0718.3-0.3658#罐汽油733.7733.8-0.1加氢柴油柴油872.8872.40.4604#罐柴油868.3868.00.3602#罐柴油875.2875.20.0310#罐柴油818.8819.1-0.34248#罐航煤802.9803.4-0.44248#罐航煤809.6809.8-0.2VR减一蜡油897.9897.40.5催化原料蜡油925.2925.20.0裂化原料蜡油897.1896.90.2HC尾油蜡油842.5842.10.4655#罐蜡油903.0903.5-0.5HC尾油蜡油837.0837.2-0.2032#罐原油852.1852.4-0.3022#罐原油920.3920.5-0.2013#罐原油914.9914.80.1013#罐原油916.2916.6-0.4从表4的数据可以看出，用DMA4500自动密度仪得到的分析数据与密度计法得到的分析数据，无论是透明低粘度的汽、煤、柴油，还是不透明、粘度较大的蜡油、原油，最大差值为0.5kg.m-3，最小差值为0。而国家标准GB/T1884-2000《原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法）》中规定的重复性为：透明低粘度的石油产品为0.5kg.m-3，不透明石油产品为0.6kg.m-3。这说明两种方法得到的分析数据是高度一致的，自动密度仪的分析结果是准确、可靠的。2.2分析结果的精密度在20.0℃和50℃两个温度下对实验所涉及到的几大类油品分别进行了多次测定，测定结果见表5和表6。表520.0℃油品测定结果样品来源密度（g.cm-3）平均值（g.cm-3）标准偏差12345三常常顶0.708110.708120.708120.708100.708130.708120.000011催化柴油0.931310.931290.931280.931300.931270.931290.000016加氢柴油0.872360.872420.872390.872410.872380.872390.000024表650.0℃油品测定结果样品来源密度（g.cm-3）平均值（g.cm-3）标准偏差12345VR减一0.876810.876840.876890.876890.876880.876860.000036催化原料0.905140.905220.905260.905140.905070.905170.000075裂化原料0.876340.876380.876390.876320.876330.876350.000031从表5、6的分析数据可以看出，DMA4500自动密度测量仪的分析精密度是很高的，数据的重复性符合GB/T1884-2000对重复性的要求。需要说明的是，在仪器调试初期，由于对仪器的分析条件优化的不够好，因此有部分数据的精密度稍微差一些，，随着对仪器掌握程度的提高和分析条件的优化，分析数据的精密度大大提高，表4的数据是仪器经过优化后得到的结果，从中可以看出，无论是汽、煤、柴油，还是蜡油、原油，两次重复测定结果的精密度都达到了很高的水平，没有超过0.5kg.m-3的，结果的精密度是完全符合标准要求的。2.3影响分析结果准确性和精密度的因素2.3.1粘度对分析结果准确性的影响各种石油产品的粘度差异较大，如：相对而言汽油的粘度很小，蜡油的粘度很大。对于自动密度分析仪来说，粘度不同，进入U形振荡管进行测量时引起的振动频率的衰减是不一样的，而U形管振动频率直接影响着密度分析结果的准确性，因此需要考虑各种油品由于粘度不同而对分析结果带来的影响。DMA4500自动密度测量仪内置了一支参比U形振荡管用以测量各种油品由于粘度不同而引起的振动频率的变化，并在软件上对粘度带来的影响进行了校正，从而使分析结果更加准确可靠。2.3.2自动密度振荡管材质对分析结果准确性的影响DMA4500自动密度测量仪分析蜡油、原油等不透明、粘度较大的油品时温度设定一般是40或50℃，因此需将测定温度下的密度换算为标准温度下的密度。根据中华人民共和国石油化工行业标准SH/T0604-2000《原油和液体石油产品密度测定法（U形振动管法）》的要求如果需将测定温度下的密度换算为标准温度下的密度，首先作玻璃密度计膨胀系数修正，再使用GB/T1885《石油计量表》，把密度换算到标准温度下的密度。这是由于GB/T1885《石油计量表》是基于钠－钙玻璃密度计得到的，当不是用钠－钙玻璃密度计或标准温度下标定的比重瓶方法测定密度时，在引用GB/T1885石油计量表前，要考虑已包括在表中的密度计的玻璃膨胀修正的影响。1）标准温度为20℃系数＝1－0.000023（t-20）-0.00000002(t-20)2式中：t－试验温度，℃DMA4500自动密度测量仪振荡管是由硼硅玻璃制成的，因此需要根据上面的公式对分析结果进行修正。2.3.3其它因素（1）分析一次密度只需2mL样品，因此所取试样是否有代表性是关键问题。（2）每次更换样品都要将测量室和注射器内残留样品彻底置换干净，否则即使附着在内壁上薄薄的一层残留样品也会对分析结果造成明显的影响。冲洗时将注射器的活塞反复推进、抽出几次，这样样品在测量室内会产生大量气泡，有助于改善清洗效果。（3）不要将样品瓶开口放置，防止样品中含过多溶解氧。进样过程中一定要将气泡排除干净，否则会使分析结果严重偏小。（4）选择的测量温度必须保证所分析的样品有足够的流动性。样品温度接近测量温度可以缩短样品分析时间，减少样品在振荡管内的停留时间，尤其是对于原油和蜡油等不透明的油品，可以大大提高分析速度。。3结论通过上面的讨论可以看出，用DMA4500自动密度仪测定石油产品的密度，分析结果精密度、准确度好。该方法分析速度很快，每个样品的分析时间少于一分钟，对于蜡油、原油等不透明石油产品和轻质油品大批量的样品时效果尤为显著，需要的样品量少，每个样品从冲洗到得出