瀝青中蠟含量分析方法的優化

牛小娟

（中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠，新疆烏魯木齊，830019）

瀝青中的蠟是指瀝青在冷凍時結晶析出的熔點在25℃以上的組分，主要是高熔點、分子大小不一、性質不同的烴類混合物，蠟含量的高低反映了瀝青的溫敏性。使用蠟含量高的瀝青鋪路，在夏季溫度高時容易滲油、發軟，形成車轍；在冬季溫度低時則容易發脆，產生裂縫，影響瀝青的實用性能［1，2］。

目前測定瀝青蠟含量的方法有蒸餾法、硫酸法、組成分析法等［3］，比較普遍的是裂解蒸餾法，烏石化化驗室主要采用T 0615瀝青蠟含量試驗（蒸餾法），此方法步驟繁多，操作復雜，分析時間長，而且測試過程中分析人員對裂解過程的主觀判斷和繁雜的洗滌、溶解、轉移步驟都會影響測試的準確性：例如裂解過程的條件控制和裂解終止點的正確選擇直接影響裂解產物的代表性，進而影響分析的準確性，而且溶蠟和洗蠟過程繁瑣而耗時，不利于分析數據出具的及時性。為了更好的配合瀝青生產，結合規程要求和實際情況，討論了影響分析準確性的關鍵因素，優化了分析步驟，提高了分析準確性，縮短了分析時間。

1 實驗部分

1.1 樣品

將同一樣品攪拌均勻后分為4份，編號為1、2、3、4。

1.2 主要實驗儀器

（1）SYD-0615瀝青蠟含量試驗器（上海昌吉地質儀器有限公司）；（2）DZF-6020真空干燥箱（上海申賢恒溫設備廠）；（3）101-0ES電熱鼓風干燥箱（北京市永光明醫療儀器廠）；（4）蠟冷卻過濾裝置（砂芯過濾漏斗孔徑10 μm）；（5）BS224S電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；（6）SYD-0615-1裂解加熱爐（上海昌吉地質儀器有限公司）；（7）蠟過濾瓶（帶支管的錐形瓶，能夠進行真空抽吸）、蒸餾燒瓶。

1.3 試劑

無水乙醚、無水乙醇、石油醚（分析純）。

1.4 試樣處理

瀝青試樣的制備嚴格按照《T 0602瀝青試樣準備方法》的要求制備。將裝有試樣的盛樣器帶蓋放入135℃的恒溫烘箱中（試樣加熱溫度宜在軟化點溫度以上90℃，通常在135℃左右），待試樣加熱到易于流動后，向蒸餾燒瓶中倒入50±1 g瀝青試樣，準確至0.1 g。

1.5 測定過程

按照T 0615瀝青蠟含量試驗（蒸餾法）進行測定。（合計15步，主要分為：裂解—稱取樣品—溶解—冷凍析出—洗滌—再溶解—烘干析出—稱量—計算）。

2 結果和討論

2.1 取樣和樣品處理的準確性

瀝青長期靜態放置會有分層現象，如果只用小桶從罐頂取樣，會因為樣品不具有代表性影響蠟含量的測定，因此應該嚴格按照T 0601要求［4，5］，用取樣器從液面上、中、下位置（液位的1/6、3/6、5/6處）各取1～4 L樣品，每層取樣后，取樣器盡可能倒干凈，然后將3個樣品充分混合均勻后取4 kg作為試樣，進行留樣和檢驗。

為確保測試樣品和保留樣品的一致性，取回的樣品一定要帶蓋放入恒溫烘箱中進行加熱。

（1）應避免用電爐等方式加熱，電爐加熱不均勻會導致樣品局部過熱老化，影響測定結果；

（2）加熱過程中應用玻璃棒攪拌試樣，攪拌后蓋上蓋子，既避免樣品輕組分的揮發，又確保樣品的均勻性；

（3）在確保樣品流動性的基礎上加熱時間應盡可能短，且應1次取夠分析所用試樣，盡量減少重復加熱取樣，用于質量仲裁檢驗的樣品，重復加熱次數不得超過2次。

2.2 裂解過程的控制

裂解過程有5個重要的控制點。

（1）初餾時間控制在5～8 min；

（2）滴速控制在2滴/s（4～5 mL/min）［5，6］；

（3）蒸餾至無餾分油，瓶內蒸餾殘余物完成形成焦炭為止；

（4）全部蒸餾過程控制在25 min內完成；

（5）蒸餾完后支管中殘留的餾分不應流入接收器中。

試驗中發現在同時滿足以上條件的前提下，分析人員選擇不同的裂解終止點停止分析，測定結果差異很大，且影響后續的過濾時間。

1、2、3號樣品分別在蒸餾燒瓶支管口的白煙未結束、接收瓶瓶口白煙結束蒸餾燒瓶內黃煙翻滾至支管口、部分黃煙逸出3種情況下終止裂解過程，其現象見表1。

表1 不同裂化終止點對測試的影響

瀝青裂解過程就是脫膠過程，即脫去瀝青組分中的膠質和瀝青質，收集瀝青中的蠟組分，此步驟對整個分析而言至關重要，所以要嚴格按照規程要求進行。

初餾時間控制在5～8 min，流速控制在2滴/s，整個過程保證在25 min內完成。

但是對于裂解終止點的判斷，規程中的表述“蒸餾至無餾分油，瓶內蒸餾殘留物完全形成焦炭為止”不夠準確，因為在實際操作中，高溫狀態下瓶內殘余物非焦炭形態，稍冷卻方完全形成焦炭，如果在高溫狀態下待瓶內殘留物完全形成焦炭時停止蒸餾，實際上膠質已經進入接收瓶，所以通過瓶內殘留物狀態很難準確判定裂解終止點。

通過多次試驗發現，以接收瓶瓶口處（或者蒸餾燒瓶支管口）的煙霧現象判定裂解終止點直觀、方便，接收瓶瓶口白煙消失、蒸餾燒瓶中黃煙翻騰至燒瓶支管口時停止裂解過程，蒸餾燒瓶內物質還具有流動性，稍冷卻形成焦炭狀物質，此時蠟已經蒸出而膠質留在燒瓶內。

不同裂解終止點所得蠟含量見圖1。

圖1 不同裂解終止點所得蠟含量

樣品1、2、3、4為同一瀝青樣品，在接收瓶瓶口白煙結束，蒸餾燒瓶內黃煙翻滾至支管口時停止裂解，然后按規程要求步驟進行測定，分析結果平穩，精密度好，此樣品委托第3方仲裁機構測定結果為1.5%，說明裂解終止點的判定是正確的。

正確判定裂解終止點，避免膠質進入接收瓶，也為后續析蠟、洗蠟、溶蠟步驟節省很多時間，尤其是洗蠟過程，避免了由于膠質堵塞漏斗孔徑導致過濾緩慢的情況。

2.3 洗滌—溶解—蒸發步驟的優化

根據分析規程T 0615中3.2.12～3.2.15步驟要求，將吸濾瓶中黃色溶液倒掉后，用45 mL無水乙醚—無水乙醇混合液分3次沖洗后回裝待用，主要是因為抽濾瓶有支管可用于抽濾。

石油醚將蠟溶解后，含蠟溶液流入抽濾瓶，隨后將抽濾瓶中含蠟溶液倒入錐形瓶中，為了確保蠟在轉移中不損失，需用30 mL石油醚清洗抽濾瓶，并將洗液倒入錐形瓶進行加熱蒸發，期間無水乙醚—無水乙醇的使用是為了清洗抽濾瓶，30 mL石油醚的使用僅是為了保證吸濾瓶中蠟完全轉移至錐形瓶。

結合各步驟的意義，定做了1批磨口帶支管的錐形瓶，取代吸濾瓶，即可與冷凍裝置組合，又可實現抽濾，同時可以加熱。

將分析步驟簡化為：倒掉抽濾瓶中黃色溶液后，用帶支管的磨口錐形瓶代替抽濾瓶，直接接收蠟的石油醚溶液，即避免了無水乙醚—無水乙醇和30 mL清洗用石油醚的使用，同時減少了含蠟石油醚溶液的轉移，而且由于石油醚的用量減少，縮短了含蠟石油醚溶液的加熱蒸發時間。

3 結束語

（1）嚴格按照T 0601要求，從上、中、下取樣，混合均勻后再分樣；樣品需帶蓋在烘箱中加熱，加熱時間在確保樣品流動性的基礎上盡可能短，且應1次取夠分析所用試樣，盡量減少重復加熱取樣，用于質量仲裁檢驗的樣品，重復加熱次數不得超過2次。

（2）裂解過程的控制，是得到具有代表性裂解產物的關鍵。除了嚴格控制初餾時間、流速、蒸餾時間以外，在接收瓶瓶口白煙結束、蒸餾燒瓶內黃煙翻滾至支管口時停止裂解過程，可以提高分析準確性。

（3）用帶支管的磨口錐形瓶取代吸濾瓶，不僅簡化分析步驟，減少了含蠟石油醚溶液的轉移，同時節省了石油醚、無水乙醇—無水乙醚的使用。