能量色散法在測定重質油硫含量中的應用與探討

劉志鵬

(中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362000)

1 引言

硫是重質油中的一種有害元素，在成品油冶煉、氣化、焦化等工業利用途徑中都會造成不同程度的危害。硫在車用汽油、車用柴油等使用中會形成SO2等，不僅腐蝕車的設備，還能形成酸雨污染空氣，對環境造成極大的破壞。在重質油煉制成品油過程中，油中的硫也有很大作用，對人體而言，天然單質硫是無毒無害的，而稀硫酸，硫酸鹽，亞硫酸和亞硫酸鹽有毒，硫化物通常有劇毒。硫含量的測定在煉油生產中是最常見的項目之一，也是評價成品油質量的指標之一。傳統的測定重油的分析方法，需要使用有毒的有機溶劑進行稀釋。測定過程中需要用到二甲苯試劑，稀釋的過程中操作時間較長、過程繁瑣、影響因數較多、對分析人員傷害較大，且稀釋后測定結果不穩定。而且紫外熒光測硫需要用微量針進樣，稀釋的好壞和氣體進樣量的大小對結果影響太大；并且兩種分析方法對氣味的散發沒有任何防護的措施，影響人員健康，對實驗室的環境要求影響較大。

2 測定方法

2.1 能量色散測定原理

把樣品置于從X射線源發射出來的射線束中，測量激發出來能量為2.3keV的硫K。特征X射線強度，并將積累計數與預先制備好的標準樣品的計數進行對比，從而獲得用質量分數表示的硫含量。

2.2 紫外熒光法原理

將烴類試樣直接注入裂解管或進樣舟中，由進樣器將試樣送至高溫燃燒管，在富氧條件中，硫被氧化成二氧化硫(SO2);試樣燃燒生成的氣體在除去水后被紫外光照射，二氧化硫吸收紫外光的能量轉變為激發態的二氧化硫(SO2)，當激發態的二氧化硫返回到穩定態的二氧化硫時發射熒光，并由光電倍增管檢測，由所得信號值計算出試樣的硫含量。

2.3 單波長光法原理

把試樣置于X射線束下，測定波長為0.5373nm處的硫Ka輻射強度，然后減去在波長為0.5190nm處的校正背景輻射強度，將得到的凈強度在事先制備好的校準曲線上查出與此對應的硫含量〔%(m/m)〕。

3 試驗步驟

3.1 紫外熒光法和單波長法測定影響因素

紫外熒光法和單波長法測高硫油品，直接測定限值在1000ppm以下，所以大多數樣品都要通過稀釋后再測定，考慮到稀釋過程中引入的誤差，整個稀釋過程中的影響因素主要有，樣品加熱時間、樣品的稀釋倍數、稱樣量的多少。

3.2 各影響因素對測定結果的探究

控制變量法是把多因素的問題變成多個單因素的問題，而只改變其中的某一個因素，從而研究這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后在綜合解決。使用控制變量來安排多因素試驗，并采用統計學方法分析實驗結果的一種實驗方法。對于多因素的問題，人們一般希望通過若干次的實驗找出各因素的主次關系，從而合理地安排實驗，可以省時、省力、省錢，同時又能得到基本滿意的實驗效果。

在優化紫外熒光法和單波長法測定高硫油品實驗條件時，首先應確定需要考察的因素。在此考察了三個主要因素，因素A(樣品加熱的時間)、因素B(樣品稀釋的倍數)、因素C(樣品稱量的質量)，(見表1)。

表1 3個因素和分析步驟

用控制變量法來安排試驗，見表2。

表2 控制變量試驗與結果

由表2中得到每一個因素對測定結果都有影響，都是制約測定重復性好壞的重要因素。

4 能量色散法與傳統的兩種方法的實驗對比

將常見的三種高硫油品進行三種實驗方法的對比，如表3。

表3 三種高硫油品進行三種實驗方法

表3(續)

由上表的極差值可以看出，三種方法分析同一樣品的總硫含量時，所得的結果只有能量色散法滿足重復性的要求，并且偏差極小，驗證了用能量色散法測定高硫含量的準確性和可靠性。

5 結束語

(1)通過能量色散法和紫外熒光法、單波長法的對比試驗，表明能量色散法測得的結果滿足重質油硫含量在應用中的重復性要求，且儀器本身具有良好的重復性。

(2)通過正交試驗法和數據對比法可以看出紫外熒光法和單波長法測定影響因素多，分析的數據沒有指導意義，對于煉油企業來說嚴重影響對數據的把控。

(3)使用能量色散法的測定，樣品用量少、分析速度快、操作簡單，影響因數少，并且不需要接觸有毒有害溶劑，安全環保。