应用前线 | 石油化工产品的碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氧(O)元素分析

2024-12-13 11:44:54 意大利VELP公司


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石油化工行

哪些样品需要多元素分析?

石油化工产品中碳(C)氢(H)氮(N)硫(S)氧(O)元素分析的产品主要包括以下几类:

  • 原油:原油是石油化工的基础原料,对其进行元素分析可以了解其化学成分和特性,这对于后续的炼制和加工过程至关重要。

  • 汽油、柴油等燃料:汽油、柴油中的碳、氢、氮、硫和氧的含量分析对于确保其质量和性能至关重要,同时有助于确定其燃烧特性和排放特性。

  • 润滑油:润滑油中的元素分析有助于评估其性能和稳定性,这对于机械和发动机的维护至关重要。

  • 煤和焦炭:这些固体矿物燃料的元素分析有助于了解其热值和污染物含量。

  • 添加剂:石油化工产品中的添加剂,如抗爆剂、抗氧化剂等,也需要进行元素分析,以确保其不会对产品性能产生负面影响。

  • 沥青等:沥青的元素分析可以提供关于沥青化学组成和性能的重要信息,可以更好地控制沥青的生产过程,提高其应用性能。

  • 塑料和聚合物:作为石油化工产品的塑料和聚合物,其元素分析有助于了解其化学结构和性能。


元素分析在石油化工行业中的重要性

以上产品的元素分析对于确保产品质量、优化生产过程、保护环境和提高经济效益至关重要。以下是这些元素分析在石油化工行业中的重要性:




碳(C)和氢(H)分析

是石油化工产品中最主要的元素,它们的比例(C/H比)对燃料的燃烧性能有重要影响。较高的碳氢比意味着更完全的燃烧和更高的燃烧热值 。通过调整不同馏分的碳氢比,可以获得更高效的燃料 。




氮(N)和硫(S)分析

是造成金属设备腐蚀、催化剂中毒、发动机磨损的主要危害源之一。控制石油中的硫含量对于提高油品质量和减少环境污染至关重要。


氮化物是造成油品颜色变暗产生大量沉渣储存稳定性变差的主要原因。因此,对油品中的硫、氮元素进行精准测定至关重要。




氧(O)分析

氧元素分析有助于确定石油化工产品中的氧化剂和添加剂,这些添加剂可能用于提高燃料的性能或满足特定的法规要求。


润滑油中,氧含量的测定可以帮助评估润滑油的抗氧化性能和使用寿命

元素分析确保石油化工产品满足特定的质量标准和规格,有助于监控和控制产品质量。通过控制石油化工产品中的硫和氮含量,可以减少对设备的腐蚀和磨损,从而延长设备的使用寿命。有助于企业准确计算生产成本,优化原料使用,提高经济效益。同时,在环境保护方面,控制产品中的硫、氮含量对于减少环境污染至关重要,因为它们的氧化物是酸雨和光化学烟雾的主要来源。

 

综上所述,碳、氢、氮、硫和氧的元素分析在石油化工行业中发挥着关键作用,从保证产品质量环境保护,再到提升经济效益,都是不可或缺的环节。并且遵循以下标准:

  • NB/SH/T 0656-2017 石油产品及润滑剂中碳、氢、氮测定法元素分析仪法

  • ASTM D 5291-2021 石油产品及润滑剂中碳、氢、氮测定的标准试验方法

  • ASTM D 5622-17 通过还原热解测定汽油和甲醇燃料中总氧的标准测试方法

  • NB/SH/T 0986-2019 汽油、柴油和甲醇燃料中总氧含量的测定还原裂解法

  • JY/T0580-2020  元素分析仪分析方法通则

对此类石化样品,例如沥青,原油,稠油,添加剂以及煤炭等,样品形状不一,前处理均质化的需求各不相同,同时,如何确保样品的完全燃烧也是检测元素含量的关键。



EMA 502元素分析仪

在石油化工样品分析中的优势

VELP唯意朴仪器的EMA 502 元素分析仪,是准确可靠的碳、氢、氮、硫和氧的测定解决方案,通过多参数调节可对高碳的样品快速燃烧简化操作,并在几分钟测定样品中各元素的含量。且可同时使用锡箔舟称取液体油品或粘度较大的稠油样品,满足多种不同样品性状的测试。


全自动进样器可连续上样,不间断的工作,极大地提高实验室的测试效率。仅需3-5毫克的样品量就可实现高精度的分析降低测试成本


创新的 LoGas™ 热导检测器 (TCD) 无需参比气体,即可检测所有气体含量,进而计算出样品中碳、氢、氮和硫元素的含量。



案例分享 


对来自国内某石化研究院的各类石化样品进行CHNS-O分析,样品包括:沥青,煤炭,原油,轻油,稠油,添加剂,化工品

样品制备


固体样品:沥青和煤炭,充分研磨均质化后,称取适量样品于锡纸杯中,并加入一定比例的助燃剂,将锡纸包裹紧密并记录样品重量,加入自动进样器中进行上机测试。

液体样品:原油,轻油以及添加剂和化工品,在锡纸杯中加入一定比例超级吸附粉末,再滴入适量液体样品,将锡纸包裹紧密并记录样品重量,上机测试。

半固体样品:稠油粘度大,可在加热板上适当加热增加流动性后取样。在锡纸杯中加入一定比例超级吸附粉末,再滴入样品后将锡纸包裹紧密并记录样品重量,上机测试。


为了优化高碳含量样品的完全燃烧过程,通常会添加五氧化二矾,以一定比例将V2O5与样品混合,以最大程度提高元素的充分燃烧,尤其是硫的测定。并且,加氧燃烧方法中也可适当优化氧气流速,保证样品的充分燃烧。

使用高碳含量的标准品BBOT建立标准曲线,各元素的标准曲线R2值均大于0.999。


实验结果


CHNS/O测试结果:

样品

N%

C%

H%

S%

O%

沥青

0.32±0.02

95.56±0.58

3.24±0.01

0.36±0.01

0.50±0.02

煤炭

0.32±0.01

95.19±0.33

3.43±0.01

0.41±0.01

0.24±0.01

原油

0.15±0.01

85.73±0.34

13.08±0.03

0.69±0.01

N/A

轻油

N/A

83.23±0.42

16.39±0.05

N/A

N/A

添加剂

0.39±0.01

51.65±0.13

9.10±0.09

29.73±0.85

N/A

化工品

N/A

89.45±0.65

9.89±0.08

N/A

N/A

稠油

1.02±0.01

87.28±0.76

9.95±0.06

N/A

1.18±0.02

试验结果重复性好满足客户的预期需求。使用VELP的 EMA 502 元素分析仪对以上石化类产品进行碳氢氮硫氧元素的分析测定,可以获得快速准确,高精度的测试结果,是石化行业测试产品中元素组成的理想解决方案


为何选择EMA 502?

  • 快速加热,减少时间浪费

  • 支持一次处理多达 117 个样本,效率高

  • 无需参比气路,省气50%

  • 节省载气:仅120-140 毫升/分钟

  • 节省功率等能源消耗:570W

  • 分析及维护成本低

  • 尺寸小巧:50*51*41cm节省实验台空间




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VELP唯意朴仪器是一家拥有40年历史的意大利公司,专注于分析仪器与实验室通用设备制造。现已在全球100多个国家拥有300多家授权合作伙伴,超60万台仪器设备已在全球实验室客户中使用。作为全球实验室、研究中心和质量控制部门的供应商,VELP唯意朴仪器极其注重技术创新和持续研发,其产品被广泛应用于食品饮料、饲料、农业、环境、制药与生命科学、化工和石化、化妆品等领域。




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