C0121800_952 Method of test for distillation of petroleum products at atmospheric pressure《石油产品常压蒸馏试验法》.pdf
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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 75.080 K61091218經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 49 年 5 月 12 日 93 年 7 月 6 日 (共 35 頁 )石油產品常壓蒸餾試驗法 Method of test for distillation of petroleum products at atmospheric pressure 1. 適用範圍 1.1 本標準規定石油產品的常壓蒸餾測定,係使用實驗室整組的蒸餾單元來定量測定這類產品的沸點範圍特 性,如: 天然汽油、輕及重質的蒸餾燃油、車用
2、汽油、航空汽油、航空燃油、普通及高級柴油、輕油(石油腦)與白油及煤油等,但不適用於測定含有大量殘餘物質的石油產品。 1.2 本標準計有手動及自動兩種儀器設備。 備考 1. 公制單位所表示的值可視為標準值,括弧內的單位數值僅作為參考。 2. 本標準可能涉及有危險性的材料, 操作和設備,本標準要旨不在強調有關使用它時的所有安全問題。使 用者應建立適用之安全衛生之操作準則,並且在使用之前能決定規則 範圍之應用性。對於特殊有害的聲明參閱各節備考。 2. 用語釋義 2.1 定義 2.1.1 試樣體積: 100mL,在表 1 所規定的溫度下,加入蒸餾瓶。 2.1.2 分解:碳氫化合物分子分解或 裂解而產生
3、比最初的分子具有較低沸點的小分子。 2.1.2.1 分解點:燒瓶中液體發生第一次熱分解現象時的校正溫度計讀值。 (a) 要點:產生煙霧及溫度讀值 不穩定係為熱分解之特性指標。通常在任何試圖調整加熱後會有溫度降低的情形。 備考:在本試驗條件下測得的分解點,不 須與其它應用的分解點相符。 2.1.3 乾點:從燒瓶最低點處 (不包括任何在燒瓶瓶壁或溫度感應器上的油滴或液體薄膜 )所觀察到最後一滴液體蒸發瞬間的校正溫度計之讀值。 2.1.3.1 要點:終沸點不是乾點,一般較常被使用。乾點可被使用於具有特別用途的石油溶劑,例如:使用在油漆工業方面的石油溶劑。同樣地,當樣品的終沸點精密度不能符合本標準之精
4、密度要求時,乾點可以取代終沸點。 2.1.4 動力滯留:在蒸餾期間殘留於燒瓶頸部、側壁及冷凝管內物質的量。 2.1.5 溫度計桿暴露的影響:使用完 全浸沒於樣品中的水銀溫度計做為部分浸沒模式使用時,須對溫度計讀值做補償。 2 CNS 1218, K 6109 2.1.5.1 要點:在部分浸沒的型式下,溫度計水銀線位置突出油面這一部分會比在浸沒部分的溫度低,導致溫度計水銀刻度線降低而得到一個較低的溫度讀值。 2.1.6 終點 (EP)或終沸點 (FBP):在蒸餾試驗期間,溫度計內水銀線所達之最高讀數之校正值。 2.1.6.1 要點:此最高溫度通常於燒瓶底部之所有液體揮發後產生。 2.1.7 前端
5、損失:從量筒轉移至蒸餾 瓶期間由於蒸發所造成的損失、蒸餾期間蒸氣的損失以及在蒸餾結束時在燒瓶中未冷凝的蒸氣。 2.1.8 初沸點 (IBP):在冷凝管較低點所滴落第一滴冷凝液的瞬間,所觀察到的校正溫度計讀值。 2.1.9 蒸發百分比:回收百分比及損失百分比的總和。 2.1.10 損失百分比 (或觀察到的損失 ): 100 減總回收百分比。 2.1.10.1 修正損失:於大氣壓力下,修正損失百分比。 2.1.11 回收百分比:在回收量筒中所觀察的冷凝液體積量,如除以入料體積量則為回收百分比之表示方式,此值與溫度讀值有關。 2.1.12 回收百分比:依第 9.14 節所獲得的最大回收百分比。 2.
6、1.12.1 修正過的回收百分比:依第( 8)式中所描述,回收百分比扣除介於觀察到的損失與修正過的損失間之差值,而得修正過的回收百分比。 2.1.12.2 總回收百分比:依第 10.1 節步驟所描述,回收百分比加燒瓶內的殘餘量為總回收百分比。 2.1.13 殘餘百分比:在燒瓶中殘餘的體積量,根據第 9.19 節所描述的,以此值除以試樣體積量之百分比表示。 2.1.14 變化速率 (或斜率 ):如第 12.2 節所描述,為溫度讀值對蒸發或回收百分比之改變,。 2.1.15 溫度遲滯量:為介於溫度感應裝置所獲得的溫度讀值與同一時間的真實溫度值之調整偏差或殘留誤差。 2.1.16 溫度測量裝置:如第
7、 5.3.1 節所描述的溫度計;或如第 5.3.2 節所描述的溫度感應器。 2.1.17 溫度讀值:藉由溫度測量裝置或系統所量測的溫度,與第 2.1.18 節所描述的溫度計讀值相同。 2.1.17.1 校正溫度讀值:如在第 2.1.17 節所描述的溫度讀值,但經大氣壓力作過修正。 2.1.18 溫度計讀值 (或溫度計結果 ):在燒瓶頸部或低於蒸氣管處,飽和蒸氣所被測量到的溫度。係在測試的情況之下,藉由規定的溫度計所測得的。 2.1.18.1 溫度計讀值 (或溫度計結果 ):在試驗時藉由規定的溫度計所測得之燒瓶頸部、低於蒸氣管處,飽和蒸氣之 溫度。經計算於標準大氣壓下的溫度作修正。 3 CNS
8、1218, K 6109 表 1 儀器裝置之條件 群組 0 群組 1 群組 2 群組 3 群組 4 燒瓶, mL CNS 14823 之溫度計編號 IP 蒸餾溫度計範圍 燒瓶支撐板 孔洞直徑, mm 試驗燒瓶起始溫度, 燒瓶支撐及圍屏 回收量筒及 100mL 的入料 100 7C( 7F)低 A 32 0 5 32 40不超過室溫 0 5 32 40125 7C( 7F)低 B 38 13 1855 65不超過室溫 13 1855 65125 7C( 7F) 低 B 38 13 1855 65不超過室溫 13 1855 65125 7C( 7F) 低 C 50 13 18 55 65 不超過
9、室溫 13 18A55 65A125 8C( 8F) 高 C 50 不超過 室溫 13室溫A55室溫AA特例參閱第 9.3.1.1 節。 3. 方法概要 3.1 依據油樣的組成、蒸氣壓、預期的初沸點或終點,或結合上述性質,將樣品歸類於 5 個群組之一。然後依據樣品歸類的類別組裝其設備,並調整冷凝管溫度及其它可變操作因子。 3.2 依據試樣所歸類的群組,於規定的條件下蒸餾 100mL 的試樣。此蒸餾係於常壓下及蒸餾單元組設計約為可提供一個理論板數分餾的條件下,於實驗室內執行試驗。然後依使用者的需求,有系統性地觀察溫度讀值與冷凝液的體積。另外亦須記錄蒸餾殘餘與損失的體積量。 3.3 於蒸餾結束時,
10、所觀察的蒸氣溫度讀值可由大氣壓力修正之,並且檢查數據資料是否與步驟需求一致,例如:蒸餾速率。如果其中有任何的狀態不符合所規定的條件,則必須重新試驗之。 3.4 試驗結果一般以蒸發百分比或回收百分比對應其產生時的溫度表示之,可為表格或圖的形式,如蒸餾曲線圖。 4. 意義及應用 4.1 本標準係應用一組簡單的蒸餾組裝設備來量測石油產品沸點範 圍的基本方法,本試驗法如同已存在的石油工業一樣久遠。在 ASTM 委員會 D-2 判定下,本標準為世界上最古老的試驗方法之一, 其發展日期可能始自恩格勒蒸餾法(Engler distillation)。因為此測試方法已使用了一段很長的時間,所以大量的歷史資料可
11、作為產物及蒸餾過程之最終使用靈敏性的評估依據。 4 CNS 1218, K 6109 4.2 碳氫化合物的蒸餾 (揮發 )特性,對其安全性及性能上有重大的影響,特別是對燃油及溶劑而言。沸點範圍提供燃油的組成、性質及其在儲存與使用期間燃油的特性之資訊。另外揮發性是碳氫混合物產生潛在性爆炸蒸氣傾向之主要決定因素。 4.3 蒸餾性質對於車用及航空汽油相當重要,其關鍵在於會影響啟動、暖車及高溫操作或高海拔或以上兩者時,產生氣障 (vapor lock)的傾向。另外若在這些或其他燃油中,有高沸點物質存在時,則會嚴重影響固體燃燒沉積物形成的程度。 4.4 揮發性會影響物質的蒸發速率,故在許多溶劑的應用中是
12、一項重要的因子。特別是油漆方面的使用。 4.5 蒸餾範圍總是列在一般在石油產品規格內、商業契約協定、煉油製程 /控制應用上作為調節的依據。 5. 儀器裝置 5.1 設備的基本元件 5.1.1 蒸餾裝置的基本元件有蒸餾瓶 、冷凝器及與其組合的冷卻槽、作為蒸餾瓶屏障用的金屬防風罩、加熱源 、燒瓶支撐架、溫度測量裝置,以及收集蒸餾液用的量筒。 5.1.2 圖 1 及 2 是手動蒸餾裝置的範例。 5.1.3 除了在第 5.1.1 節所描述的基本元件外,此系統亦可裝置自動控制單元,以便測量及自動記錄溫度及回收量筒內回收的體積量。 5.2 設備詳細的描述參閱附錄 A 第 A2 節。 5.3 溫度測量裝置
13、5.3.1 如果使用水銀玻璃溫度計,則 必須填充惰性氣體,在溫度計莖桿上標示刻度,並且在其背部漆上瓷釉。所使用的溫度計必須符合 CNS 14823石油類試驗用玻璃溫度計規定。對於低範圍的溫度,可採用溫度計編號 7C/IP 5C 及 7F 的溫度計;對於高範圍的溫度,則採用 8C/IP 6C 及 8F 的溫度計。 5.3.1.1 溫度計如長時間暴露在超過觀察溫度 370以上時,除非須經冰點的確認或依 CNS 14823 附錄 A 及附錄 B 所描述的步驟檢查溫度計,否則該溫度計不能再使用。 備考:在觀察的溫度計讀值為 370時,因溫度球內的水銀將升至接近玻璃位置極限範圍,進而將造成溫度計刻度準確
14、度之損失。 5.3.2 溫度測量系統除了須滿足第 5.3.1 節所描述的之外的,並且可提供顯示相同的溫度遲滯量、溫度計桿暴露的影響及相當於水銀玻璃溫度計的準確性。 5.3.2.1 電子電路系統或運算,或兩者,如使用時需可具備模擬水銀玻璃溫度計之溫度遲滯量的能力。 5.3.2.2 另一替代方式,亦可將感應器置於套管中並且感應器頂部亦被包覆至整個組裝,由於感應器本身的熱聚集及傳導之調整,所以其溫度遲滯量係相似於水銀玻璃溫度計。 備考:在蒸餾期間,此區域的溫度變化是快速的,溫度計的溫度遲滯 5 CNS 1218, K 6109 量為 3 秒。 5.3.3 如有爭議時,以規定的水銀玻璃溫度計做為仲裁的
15、試驗方法。 5.4 溫度感應器中心定位設備 5.4.1 溫度感應器必須可通過合滑座 (snug fitting)至一個機械 設計合適且緊密的裝置內,將感應器固定於燒瓶 頸部的中心位置且沒有蒸氣洩漏發生。一可接受的中心定位設備參閱圖 3 及 4 所示。 備考:警告使用中心位置鑽孔之一般的瓶塞,不符合本節所述之要求。 備考 1. 只要可將 溫度感應器適當地夾緊在蒸餾管頸部的合適位置,參閱圖5 及第 9.5 節所述,其它的中心定位設備亦可採用。 2. 當藉由手動方法執行本試驗時,如產品本身具有較低的初沸點,在藉由中心定位設備測得的一個或多個讀值將可能會有含糊不清的現象。參閱第 9.14.4.1 節所
16、述。 圖 1 蒸餾設備(本生燈式) 蒸餾瓶溫度計冷卻槽蓋冷卻槽本生燈 通氣孔支撐板氣體管量筒紙板圍屏 加熱 石綿板 6 CNS 1218, K 6109 圖 2 蒸餾設備(電子加熱式) 備考:說明 1- 冷卻槽 11- 蒸餾瓶 2- 冷卻槽蓋 12- 溫度感應器 3- 冷卻槽的溫度感應器 13- 燒瓶支撐板 4- 冷卻槽的溢流孔 14- 燒瓶支撐平台 5- 冷卻槽的排放口 15- 接地線 6- 冷凝管 16- 電子加熱器 7- 圍屏 17- 支撐板高度調整鈕 8- 視窗 18- 電源線 9a- 電壓調節器 19- 回收量筒9b- 電壓計或電流計 20- 收集冷卻室 9c- 電源開關 21- 收
17、集室蓋9d- 電源指示燈 10 通氣孔府視圖 25 以上 大約 300 13 以上 大約 200 大約 200 200 到 205 200 到 205 大約17013 以上32 以上70 以上 19 以上 在冷卻槽長度約 390 5521021 側視圖正面圖 尺寸大小以 mm 表示 490 到 500 7 CNS 1218, K 6109 圖 3 磨砂玻璃口的 PTFE 中心定位裝置 圖 4 頸口為直立管狀的燒瓶中心定位裝置設計圖例 圖 5 蒸餾瓶中溫度計的位置 有刻痕的旋鈕錐度 1: 10 公螺紋 19/26塞子上端之 O型環塞子下端內含 O 型環 尺寸大小以 mm 表示 螺 帽 於其上鑽孔
18、以合適Pt100 探針置入 可壓緊的螺帽(PTFE)主體 (PTFE)不用 O-型環予 以套緊 圓錐形狀用以保護蒸餾燒瓶中的定位單個 O-型環 Vinton 或 Perfluoro 彈性體 8 CNS 1218, K 6109 5.5 在 1999 年及之後所製造生產的自動化設備都裝設有自動斷電功能,及在蒸餾瓶處發生火災的狀況下,能於蒸餾室自動噴出惰性氣體或蒸氣滅火。 備考: 部分火災起因於蒸餾瓶的破裂、電路短路及液體樣品起泡與溢出蒸餾瓶的瓶口。 5.6 壓力計:壓力測量設備,用以測量相對於 海拔高度的實驗室內設備位置之壓力,其準確度可至 0.1kPa(1mmHg)或更好。 備考: 警告勿直接
19、讀取一般的非液體式氣壓計讀值,例如使用於氣象局及航空站的氣壓計,因為上述氣壓計一般皆預先做過海拔高度之修正。 6. 取樣、儲存及樣品調適 6.1 根據欲分析的樣品 (參閱表 2)來決定所需的群組特性。此處的步驟完全依據群組而定,所以步驟的說明係按照群組標題區分。 6.2 取樣 6.2.1 取樣需依據 CNS 1217石油及其產品之取樣法執行之,參閱表 3。 6.2.1.1 群組 0:樣品容器的狀況需低於 5,最好係由冷的液體樣品來填滿容器冷卻之,但須丟棄第一次填裝的樣品;假如無法以冷的液體樣品冷卻樣品容器,例如欲取得的產品係在室溫下,則樣品必須以一事先冷卻到 5以下的容器裝取,因為唯有此種方式
20、,方能將液體樣品內的擾動情形保持在最低。樣品容器立刻用一可緊密塞住的瓶塞予以塞上,並且將裝有樣品的容器放在冰浴或冰箱中。 6.2.1.2 群組 1:參閱第 6.2.1.1 節所描述於溫度低於 10下收集樣品。假如無法以冷的液體樣品冷卻樣品容器,例如欲取得的產品係在室溫下,則樣品必須以一事先冷卻到 10以下的容器裝取,因為唯 有此種方式,方能將液體樣品內的擾動情形保持在最低。樣品容器立刻用一可緊密塞住的瓶塞予以塞上。 備考: 警告容器勿完全裝滿樣品及容器瓶口完全塞緊,因為在樣品回溫的情形下,有可能會使樣品容器破裂。 6.2.1.3 群組 2、 3 及 4:於室溫下收集樣品。在取得樣品後,樣品容器
21、須立刻用一可緊密塞住的瓶塞予以塞上。 6.2.1.4 假如欲分析樣品的實驗室所接收的樣品係由不同的實驗室執行取樣的動作,在不了解取樣的實驗室是否依據第 6.2 節規定步驟情況下,假設樣品以依規定方式取樣。 6.3 樣品儲存 6.3.1 如果在取得樣品後不立即試驗分析時,則應依第 6.3.2 節、第 6.3.3 節、第6.3.4 節及表 3 規定儲存樣品,且所有的樣品存放需遠離陽光直射或加熱源。 6.3.2 群組 0:樣品須儲存於 5以下的冰箱內。 6.3.3 群組 1:樣品須保存於 10以下的溫度。 備考: 在無法提供 10以下的儲存設備之情況下,樣品可儲存於 20以下的溫度,但此時操作人員應
22、確保樣品容器瓶口應密封且無洩漏。 9 CNS 1218, K 6109 6.3.4 群組 2:樣品須保存於 10以下的溫度。 備考: 在無法提供 10以下的儲存設備之情況下,樣品可儲存於 20以下的溫度,但此時操作人員應確保樣品容器瓶口應密封且無洩漏。 6.3.5 群組 3 及 4:樣品可保存於室溫或較低溫下。 6.4 在分析前之樣品調適 6.4.1 在打開樣品容器之前,樣品須保存在表 3 規定的溫度條件下。 6.4.1.1 群組 0:在打開樣品容器之前,樣品須保存在 5 (40 )以下。 6.4.1.2 群組 1 及 2:在打開樣品容器之前,樣品須保存在 10 (40 )以下。 6.4.1.
23、3 群組 3 及 4:假如樣品於室溫下無法流動,則可在分析前對樣品加熱到比流動點 試驗標準為 CNS 3484石油產品流動點檢驗法或 CNS 14506石油產品流動點測定法 (自動壓力脈衝法 ) 高 9 21;假如樣品在儲存期間呈現部分或全部固態狀時,則於打開樣品容器之前,須先對樣品加熱使其溶化後,激烈搖晃容器使樣品完全均質。 6.4.1.4 假如樣品於常溫下無法流動,則如表 3 所顯示的燒瓶及樣品之溫度範圍將不適用。 6.5 含水樣品 6.5.1 樣品中若明顯含有水時,則不 適合用於本試驗,須重新取得另一完全不含懸浮水的樣品。 6.5.2 群組 0、 1 及 2:如果不能取得不含懸浮水的樣品
24、時,則可藉由將樣品維持於 0 10下,每 100mL 樣品加入約 10g 無水硫酸鈉,搖晃混合液約 2 分鐘,然後靜置混合液約 15 分鐘。一旦樣品顯現無可見的水時的徵象,讓樣品保持在 1 10之間,並小 心地傾倒出的部分樣品作為分析用。但須於報告中註記樣品曾利用添加乾燥劑予以乾燥。 備考: 對於歸屬於群組 1 及 2 的樣品若呈現雲霧色澤且含有懸浮水時,可藉由添加 無水硫酸鈉予以移除,並以輕倒至另一容器方式將液體樣品與乾燥劑分離,此試驗結果經統計顯示並不會造成影響。 6.5.3 群組 3 及 4:如樣品含有混濁水可藉由添加無水硫酸鈉或者其他適合的乾燥劑,在搖晃此混合液並靜置 後,藉由小心傾倒
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