探究石油馏分中碱性氮含量测定的不确定度评估
李天津
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李天津,. 探究石油馏分中碱性氮含量测定的不确定度评估[J]. 石油科学研究,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.158393.
摘要: 随着石油工业的不断发展,人们对石油产品的质量要求越来越高。其中,含氮化合物尤其是碱性氮的存在,比如吡啶类氮化物、苯胺类氮化物等,对于石油品质有着决定性影响。因此,在炼制高品质石油产品的过程中,必须对碱性氮含量进行严格控制。本文以实验分析形式,对石油馏分中碱性氮含量测定的不确定度评估工作进行了深入研究,探讨了导致测定结果出现不确定性的主要因素,希望能够为相关行业工作人员进一步掌握科学的石油质量检测方法,提供一定参考和依据。
关键词: 石油馏分;碱性氮含量;测定;不确定度评估
DOI:10.12721/ccn.2024.158393
基金资助:

石油馏分中碱性氮含量的测定受到样品复杂性、分析仪器精度及分析方法的呢等多种因素影响,其结果普遍存在一定的不确定度,进而可能影响到石油产品的质量控制效果,严重时甚至会给企业带来经济损失或者造成环境污染风险。对石油馏分中碱性氮含量进行准确测定,也因此成为石油化学分析领域的重要研究课题。对石油馏分中碱性氮含量测定的不确定度进行可靠评估,有助于完善相关测定方法,为石油化工行业提供更加科学、有效的技术支持,具有突出的现实意义。

1实验评估方法

1.1仪器与试剂

实验所需仪器包括:905Titrando全自动电位滴定仪、804Ti stand电磁滴定台、802stirrer电磁搅拌器、复合pH电极6.0229.100,;电子天平(感量0.1mg)。实验所需试剂如表1所示。

表1 实验用试剂

截图1740472626.png1.2实验原理

基于电位滴定原理,利用溶液中滴加过程中氧化还原反应所产生的电位变化确定滴定终点,然后根据消耗的滴定试剂量,计算石油产品中的碱性氮含量。具体做法如下:在石油样本中加入二甲苯和冰乙酸的混合溶剂,然后采用高氯酸和冰乙酸混合制备而成的准滴定溶液进行点位滴定。相关化学反应式主要为:

HCIO4=H++CIO`4;

CH3COOH+H+⇌CH3COOH2+;

CH3COOH2++R=N-R⇌R=NH+-R+CH3COOH。

过程中,通过复合玻璃电极持续监测溶液电位变化,当电位变化率达到特定拐点时,全自动电位滴定仪会自动判定完成滴定,并记录该滴定终点数据。最后,根据滴定终点时消耗的标准滴定溶液的浓度和体积,准确计算出试样中的碱性氮含量。

2 不确定度评定

2.1 不确定度分量的来源分析

根据既有的实验分析经验,电位滴定法测量石油馏分中碱性氮含量,主要会因为标准滴定溶液的配置误差、实验操作的重复性偏差、自动电位滴定仪的测量精度以及天平称重时的精度误差等原因导致测定结果产生偏差。另外,样本的pH值、测定温度及搅拌速度也在一定程度上影响着终点电位的漂移效果,但在相对稳定的实验室环境且较短的测定时间条件下,这类因素产生的影响可以忽略不计。

2.2 各不确定度分量的评定

在配制标准滴定溶液过程中,称量邻苯二甲酸氢钾标准物及重复标定等操作都可能产生不确定度分量。比如,称量试剂过程中使用的是感量为0.1mg的电子天平,最大允许误差为0.2mg,假定正态分布标准物,则不确定度可按以下公式计算:

再比如,对同一样本进行多次测量,测量结果或多或少也会产生一定的偏差,该实验重复8次独立测量,结果如表2所示。经过一系列计算转换,最终得出该因素引入的不确定度约为0.669%。

表2 样本中碱性氮含量的测定结果及平均值(m=8)

截图1740472668.png同理,对同一标准溶液进行多次标定,其结果也会存在细微差异,如表3所示。其产生的不确定度约为0.071%。

表3 标准滴定溶液浓度的标定结果及平均值

截图1740472709.png除了上述几方面原因以外,滴定管及自动电位滴定仪的使用,也可能引入仪器不确定度。比如,此次实验采用分度值为±0.1mL的50mL酸式滴定管,其容量的最大允许差为0.05mL,按照矩形(均匀)分布处理,取包含因子ki=√3,区间半宽度a1=0.05mL17]。则标定过程使用滴定管带来的的不确定度可按以下公式计算:

再比如,由905 Titrando全自动电位滴定仪校准证书提供的测量结果相对不确定度urel=0.05%,包含因子k2=2,按均匀分布处理,则由仪器引人的标准不确定度为:

3结束语

经过以上分析阐述不难发现,在石油馏分中碱性氮含量的法测定工作中,任何一个环节稍有不注意,都有可能导致出现测定结果偏差。电位滴定法测定是目前该领域相对先进的一种测定方法,但标准滴定溶液浓度、重复性实验偏差、自动电位滴定仪、天平称重过程、试样pH值、温度、搅拌速度以及样品均匀性等,都可能引入不确定度分量。在实际测定时,相关行业工作人员还需引起足够的重视,全方面采取测定质量控制措施,这样才能确保测定结果的精确性,从而为石油产品的生产、加工品质把控提供可靠的数据依据。

参考文献

[1] 刘嘉琪,张会成,高波,等.石油馏分中碱性氮含量测定的不确定度评估[J].当代化工, 2023, 52(3):609-612.

[2] 杨孟智,史军歌,蔺玉贵,等.光度滴定法测定石油馏分与石油产品中碱性氮含量[J].石油炼制与化工, 2022, 53(10):100-104.

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