概述：本文結(jié)合現(xiàn)場檢測經(jīng)驗，分析當前油品實驗室?guī)追N原油水分檢測方法的利弊，并推出一種全自動原油水分檢測的技術(shù)方案，作為一線油品分析人員的技術(shù)參考。

       水分含量是原油的必檢指標，尤其在煉化廠工藝監(jiān)控和各運輸、存儲的交易環(huán)節(jié)，該指標是原油計量估價、工藝參數(shù)優(yōu)化的重要依據(jù)。

       以目前的原油開采工藝和運輸方式，一般認為水分在兩個環(huán)節(jié)帶入：注水壓采環(huán)節(jié)的滲入和運輸貯存過程中因溫差變化而引起的水汽吸入。而由于原油組成復(fù)雜，水在原油中的存在形式也各種各樣，一般認為以三種形態(tài)存在：懸浮水、游離水和溶解水。

       目前各油品實驗室檢測原油水分的方法有多種，也有多個標準支持。主要方法包括：仲裁的蒸餾法（GB/T 8929）、流通環(huán)節(jié)常用的離心法（GB/T 6533）、煉化廠常用的卡爾費休法（GB/T 1146和GB/T 11133）、以及電脫法（SY/T 5402）等等。

       先從蒸餾法講起，GB/T 8929的方法跟GB/T 260思路基本一致，只是對共沸溶劑和取樣量等條件做了限定。作為原油水分檢測的仲裁法，可以準確、穩(wěn)定的測定原油的總水含量，在各油品實驗室廣泛使用，普及率*。

       蒸餾法弊端主要在幾個方面：

一是分析時間過長，動輒一小時的分析時間，而且還有前期樣品準備和后續(xù)的系統(tǒng)清洗，效率較低；

二是全程手動，無法實現(xiàn)自動化，實驗員需要操作需要接觸大量有毒有害試劑，且需要定期觀測餾出液，耗時耗力；

         三是檢測精度低，對于低水含量的樣品，結(jié)果數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性顯著下降。

       離心法（GB/T 6533）的操作相對便捷，分析時間也較短，且可同時出原油沉淀物的結(jié)果，但實驗精度遠不及蒸餾法，更無法與卡爾費休法相比。而且由于原理限制，無法測定溶解水（顆粒小于5μm的水分），因此，離心法往往用于結(jié)果要求粗糙的交易交割環(huán)節(jié)。

      在嚴格控制工藝參數(shù)的煉化環(huán)節(jié)，往往配備卡氏水分儀輔助原油水分檢測?？ㄊ纤值膸状髢?yōu)勢：

1）精度高，尤其是庫侖水分儀，精度可到μg水的級別；

2）分析時間短，幾分鐘即可獲取結(jié)果；

3）跟蒸餾法一樣，檢測結(jié)果為總水含量。

       但庫侖水分儀的弊端也非常的明顯，且由于原油樣品組分復(fù)雜，會嚴重干擾卡爾費休反應(yīng)。

       這種干擾主要來自幾個方面：

       di一個是溶解性的問題。庫侖水分儀的陽極液主要成分是醇+有機堿（吡啶或咪唑）這些極性試劑，而原油主要成分是非極性的物質(zhì)，這就造成了兩相分離，使得水分釋放會顯著減緩。一般通行的做法是加入助溶劑，如氯fang、二甲苯等等。但是隨著助溶劑的加入，電極電位/電流系統(tǒng)穩(wěn)定性隨之下降，極易出現(xiàn)幾個原油樣品測試完之后因漂移無法穩(wěn)定而需要更換電解液（陽極液）的現(xiàn)象。

       第二個問題是以蠟質(zhì)為代表的這一類物質(zhì)，這類物質(zhì)含量不高，但是無法溶解于一般的助溶劑中，蠟質(zhì)會附著于指示電極的鉑針和發(fā)生電極的鉑網(wǎng)表面，造成電極鈍化，典型的現(xiàn)象是檢測結(jié)果升高且陽極液發(fā)紅（碘過量），出現(xiàn)過滴定。

       第三個問題是原油里面的還原性物質(zhì)，比較有代表性的是硫醇，它會與碘發(fā)生副反應(yīng)而造成結(jié)果偏高，因此，嚴格的數(shù)據(jù)需要扣減這些還原性物質(zhì)的影響。

       而且，由于庫侖水分儀的陽極液是相對固定的，一般不配備自動換液裝置，導(dǎo)致在分析原油這些復(fù)雜油樣的時候，會出現(xiàn)頻繁手動換液的情況，增加人工的投入。

      基于當前原油水分檢測的現(xiàn)狀，應(yīng)油品實驗室安全化、健康化和自動化檢測的需求，歐賽眾泰結(jié)合自身平臺，推出全自動原油微水檢測方案。

       該方案由一臺36位卡氏爐（又名卡氏加熱爐或卡氏水分進樣器）KFas-3036M和一臺高精度庫侖水分儀（標配為瑞士萬通831）組成?？蛻糁恍鑼⒎Q量好的油樣放置于樣品盤上，編寫序列表，一鍵啟動即可自動完成原油水分的自動分析。該系統(tǒng)客戶可以使用瑞士萬通Tiamo軟件（需單獨采購）或使用歐賽眾泰的KTas觸控屏來實現(xiàn)自動分析和數(shù)據(jù)采集。

      該方案符合GB/T 11133“石油產(chǎn)品、潤滑油和添加劑中水含量的測定 （卡爾費休庫侖滴定法）”的方法C“水分蒸發(fā)器間接滴定法”。

       水分蒸發(fā)器，業(yè)內(nèi)也叫“卡氏爐”，又名卡氏水分進樣器或卡氏水分加熱爐。原理是加熱頂空進樣法，就是把一定量的樣品在密封的卡氏瓶中加熱到水沸點以上，然后使用干燥的載氣將揮發(fā)的水汽帶到卡氏反應(yīng)杯中進行滴定分析。跟蒸餾法的思路一致，為了提高水汽揮發(fā)效率，會加入助沸（共沸）試劑，如正己烷、二甲苯等等，考慮到石化樣品有些閃點較低，往往使用惰性氣體（一般是氮氣）作為載氣。

       卡氏爐法在原理上實質(zhì)跟蒸餾法是一致的，可以理解為卡氏瓶就是一個微型版的蒸餾瓶，只不過檢測器不一樣，卡氏爐法的檢測器是卡氏水分儀，而蒸餾法的檢測器，就是人的眼睛。

      卡氏爐法的優(yōu)點非常明顯，兼?zhèn)淞丝ㄊ纤謨x的高精度、專一性和蒸餾法的普適性。所謂專一性，是因為盡管揮發(fā)出來的不止水蒸氣（還有部分輕組分），但是卡爾費休反應(yīng)專一的只跟水反應(yīng)；所謂普適性，就是適用各種類型的樣品的意思。

       在原油這類樣品的水分檢測中，卡氏爐非常有用，因為它可以有效的將待測的水蒸氣（連同共沸溶劑）揮發(fā)溢出，而干擾的物質(zhì)，如不易溶解的大分子，以及會造成鉑針、鉑網(wǎng)鈍化的蠟質(zhì)等殘留在卡氏瓶內(nèi)，做到有效分離，準確檢測。

       我們期望這套系統(tǒng)能有效滿足油品實驗室原油水分健康、安全、自動的檢測需求，也歡迎大家來電來郵跟我們交流相關(guān)的技術(shù)細節(jié)。

參考文獻：

GB 36170     原油

GB/T 260     石油產(chǎn)品水含量的測定（蒸餾法）

GB/T 8929    原油水含量的測定（蒸餾法）

GB/T 6533    原油水合沉淀物測定法（離心法）

GB/T 1146    原油水含量測定（卡爾費休庫侖滴定法）

GB/T 11133   石油產(chǎn)品、潤滑油和添加劑中水含量的測定 （卡爾費休庫侖滴定法）