一文了解蒸餾法測定含水測量精準度

在石油加工過程中，含水過多會造成蒸餾塔操作不穩(wěn)定，嚴重時甚至會造成沖塔事故等諸多問題，因此在原油生產(chǎn)中需要測定原油含水率。原油中水主要存在形式有懸浮水、游離水、溶解水。油水混合物有兩種形式：油包水和水包油。目前國家和行業(yè)測定含水的方法很多，其中通用的是原油蒸餾法。蒸餾法測定含水小于1%的油樣的精密度高，但取樣隨機性大，在測量過程中存在多種影響測量結(jié)果準確度的因素。

1 蒸餾法測定原油含水率的原理

在循環(huán)水的冷凝下將一定量的油樣與不溶于水的溶劑混合緩慢加熱，控制餾出物以2～5滴/s的流速滴進接收器。油樣、溶劑和水一起蒸餾，由于水的相對密度大于溶劑，從而沉降到接收器刻線管下部，溶劑與油再次進入燒瓶中繼續(xù)蒸餾和分離，直至接收器刻線管下部水量不再增加，接收器上部澄清時停止加熱。根據(jù)試樣的用量和蒸出水的體積計算出含水率。

2 測定含水率的影響因素

2.1 取樣和處理試樣

原油乳化液屬于不穩(wěn)定體系，隨著存放時間越長，油和水會不斷分離，上部油樣含水不斷減少，下部原油含水不斷增大，所以任何一個部位油樣的原油含水都不能代表整罐油樣的含水，這就要求嚴格按照三級取樣，以保證油樣的代表性。樣品底部不含游離水說明該原油乳化液屬于穩(wěn)定體系原油，經(jīng)搖動后有一定穩(wěn)定度，短時間不會迅速分離，所以可以通過劇烈震蕩后稱取試樣，以減小誤差；油樣下部含有游離水，劇烈搖動后原油乳化液還是屬于不穩(wěn)定體系，所以將上部乳化原油和下部游離水分開計算，把除去游離水的乳化原油劇烈搖勻，蒸餾測定原油含水率。

2.2 測量準備工作

測量儀器清潔干燥，防止水滴掛壁。加熱試樣到具有足夠流動性時的低溫度，稱取前應該劇烈振蕩，使油和水混合均勻。在冷凝管上部用棉花或者干燥劑塞住，防止外部水進入冷凝管內(nèi)。儀器氣密性良好，阻止系統(tǒng)內(nèi)水分的損失。

2.3 溶劑的選擇

在應用GB/T8929和GB/T260標準對原油含水進行測量中，都要加一種不溶于水的溶劑，溶劑在整個過程中對原油起著溶解、稀釋、分散、洗滌、攜帶作用。原油流動性差，存在油包水和水包油現(xiàn)象，含水高、含雜質(zhì)導致的粘壁掛水現(xiàn)象決定了對溶劑的溶解性有更高要求。

從蒸餾法測定原油含水原理可看出溶劑必須具備合適溶解性、初餾點和餾程。溶劑初餾點低于水的沸點，原油中所含水分不能充分的蒸發(fā)出來；溶劑的餾程過寬，即便初餾點合適，也無法使溶劑充分蒸發(fā)循環(huán)，將水攜帶出來。通過表1數(shù)據(jù)可看出二甲苯的溶解性高于200#溶劑油，餾程窄，初餾點也合適，毒性小于苯和甲苯，高于200#溶劑油和普通汽油，因此在GB/T8929中二甲苯為溶劑。由于二甲苯有毒，不能接觸皮膚，必須在通風良好或者實驗儀器是*密封情況下使用。經(jīng)過大量實驗得到200#溶劑油和二甲苯蒸餾出來結(jié)果與實際結(jié)果接近，因此在一般情況下200#溶劑油可代替二甲苯作蒸餾溶劑。200#溶劑油的缺點是餾程范圍寬，在測量含水率高和復雜原油時容易發(fā)生爆沸和沖樣，影響分析結(jié)果準確性，還能造成火災事故。

2.4 在含水測定中加熱速度與循環(huán)水溫度對測定結(jié)果的影響

由于原油組成、類型不同，原油和溶劑混合在一起的沸騰情況不同。對加熱和循環(huán)水溫度的要求也不同。加熱速度過快或者過慢都容易造成原油發(fā)生爆沸，導致無法進行測定。加熱速度過慢，測定時間長，在樣品含水率高時，水滴可能在蒸餾燒瓶上凝結(jié)，增加爆沸風險，增加控制難度，所以控制加熱速度也是減少誤差的方法之一，一般控制餾出物以2～5滴/s的流速滴進接收器為宜。循環(huán)水溫度過高，冷凝效果差，蒸發(fā)的水氣無法*冷卻凝結(jié)，增加了突沸的可能和在系統(tǒng)中可能存在水分損失的風險；循環(huán)水溫度過低，會提高測定成本，增加能耗。所以為了提高準確性，因根據(jù)外界溫度調(diào)節(jié)冷凝液的溫度，使冷凝液始終保持在冷凝器冷卻水口處，至此冷卻水應保持在20～25℃為宜。

2.5 儀器選擇

目前蒸餾法測定含水的儀器主要有兩種：一種是全自動儀，包括集加熱控制，磁力攪拌，自動定時，自動制冷循環(huán)水；一種是可控電熱套蒸餾儀。可控電熱套的缺點是，第1無磁力攪拌，由于原油組成復雜性，可能造成爆沸；第二無可控循環(huán)冷卻水，當外界溫度變化大時，無法控制冷卻水溫度，容易造成大量水由系統(tǒng)中帶出。

綜上所述，為提高蒸餾法原油水含量測定的準確度，可采取以下措施：①采樣必須具有代表性，在稱量樣品時必須劇烈搖勻；②可選擇溶解性好的200#溶劑油，使用時竟可能防止爆沸；③蒸餾嚴格控制加熱速度和循環(huán)水溫度；④使用有攪拌裝置，可控冷卻水溫度的全自動儀。