密度是3号喷气燃料、汽油和柴油等常用油料的重要质量指标,其数值与油品的元素构成和化学分子结构密切相关。它既是贸易结算与交货验收的计量依据,又是判断油品质量和性能的重要参数。尤其在油料的储存运输过程中,通过密度可以初步鉴别油品的种类,还可以根据密度的变化,了解油品质量的变化情况。因此,石油产品密度的测定对于油料工作有着重要意义。本文探讨了石油产品密度测定中的影响因素,期望减少测量误差,有效把控油品质量。
一、油品密度的测定原理及方法
(一)密度测定原理。石油产品密度测定法也叫密度计法,以阿基米德定律为测定原理。当密度计浸入试油时,会排开一部分油品,其将受到与排开油品质量相等的浮力作用;当密度计排开油品重量与其自重相等时,密度计受力平衡,即漂浮于试油中。当石油产品密度不同时,密度计达到漂浮状态时排开的试油体积也不同。因此,试油的密度越大,则漂浮于其中的密度计直立得越高;反之,试油密度越小,则浸没越深。(二)密度测定方法。将待测油品保持在规定温度,然后将其倒入温度相同的密度计量筒中,用滤纸除去试油表面的气泡,将合适的密度计轻缓放入,待密度计平稳后松开。为精确读数,应避免弄湿密度计液面以上的干管,上方干管被浸湿不应超过2个刻度。待温度稳定后,立刻读取试样温度和刻度计读数。通过查询石油计量表把测得的密度计读数换算成标准密度。如环境温度变化大于±2℃,为避免温度波动影响,可将密度计量筒放在恒温水浴中测定。
二、影响密度测定的因素
油品密度测定的过程中,会受到仪器、样品、环境等多种因素影响,从而导致试验结果产生偏差。在实际测定中应严格按照标准操作,尽可能减少误差。(一)仪器对密度测定的影响。测定密度时,要选择符合SH/T 0316标准的密度计,并定期用标准物质检定。使用前要确保密度计的基准点和刻度线处于干管内的正确位置,如发现密度计的分度标尺位移、玻璃有裂纹等现象,应立即停止使用。同时,密度计在使用前必须擦拭干净,擦拭后不要再触碰最高分度线部位,避免因污染而影响读数。盛装试油的量筒是确保密度计有效悬浮的关键,其内径应比密度计直径至少大25mm,以免密度计与量筒内壁碰擦,影响准确度;其高度应使密度计在试样中漂浮时,密度计底部与量筒底部的距离大于25mm,以避免量筒过短,使密度计沉至底部,既不能准确读数又可能造成密度计损坏。此外,量筒应不变色并耐侵蚀,不影响被测物质的特性。温度计的精准度对密度测定至关重要,应选择量程范围-1~38℃,分度值为0.1℃或-20~102℃量程,分度值为0.2℃的全浸式水银温度计,并定期进行检定和校正修正,切实避免因温度测定不准,给密度测定造成较大误差。(二)温度对密度测定的影响。温度变化会影响油品的体积,进而导致密度发生变化。因此石油产品密度的测定结果必须注明测定温度。标准密度的测量温度为20℃,石油密度计也在此温度进行标定分度。因此在标准温度20℃附近(15~25℃)测定结果最为准确。另外,测定时要让密度计在试样中停留足够长的时间,待密度计与试样温度达到平衡后读数,以避免影响实验结果。此外,当密度值用于散装油料计量时,应在油料实际温度附近(±3℃)测定,以减小体积修正误差,提高计量精度。(三)油品挥发性对密度测定的影响。要准确测定含水或含沉淀物的挥发性油品(如原油)的密度是一项较困难的工作。若油品所含低沸点馏分较多,在实验过程中易挥发,会造成测定结果偏大。因此,在测定挥发性油品的密度时,从采样到实验测定过程中,应减少中间环节并使油样尽量处于密闭容器中,防止轻组分的挥发。另外,对黏度较大的油品加热的温度要控制适当。若温度偏高,测定时间较长,会因油品轻组分挥发而导致测定结果偏高;若温度过低,某些含蜡油品因黏度过大,可能使密度计无法达到自然平衡状态,同样会使测定结果偏高。通常,我们选择以下三个温度中的最高值作为油样的加热温度:20℃、高于试样倾点9℃以上,或高于试样浊点3℃以上。(四)油品不均匀对密度测定的影响。油库在化验储罐内,油品密度有时会出现油品不均匀现象,其上下密度差值高达千分之几。这是由于受库容限制,常需将不同批次、来源地或密度差异较大的同种油料混装在一起所致;另外,随着储存时间的延长,“分层”现象也会越明显。因此,在对罐内油品进行化验时,需要从罐内上、中、下三部分分别取样测定其密度。若每组密度差值不大,说明油品均匀性良好,可按相等比例从储罐上、中、下部取混合样,经充分搅拌均匀后测定分析密度。如果检测发现上、中、下部密度差较大,说明油品分布不均匀,则需要根据实际情况,按GB/T 4756-2015《石油液体手工取样法》的规定,选取合理的代表性油样。