茂名口岸进口原油残炭值相关性影响因素分析

刘非非 邓成新 韩宇

（茂名出入境检验检疫局 广东茂名 525000）

1 前言

原油残炭（微量法）是将原油样品放入残炭测定仪中，在不通入空气的条件下加热，使其蒸发、分解和焦化，排出形成的可燃气体后所剩余的焦状黑色残留物，测定结果用质量百分数表示。原油的残炭值是油品轻质化加工过程中的一项关键指标，它能够直接或间接反映最终产品的分布比率、生焦倾向和加工损失[1]。

茂名作为华南地区最大的能源和炼化基地，原油加工能力超过2 000万t/年[2]，绝大部分原油来自于进口，残炭值的大小对于生产加工的影响相当重要，若能够借其紧密相关的因素，快速判断原油残炭值大小可很好地适应频繁的生产调整[3]，同时也可成为检验残炭值是否偏离检测结果的一种比较简便的参考依据。本文采用微量法测定原油残炭，对自2016年以来，茂名口岸进口原油的残炭值进行统计整理，分析残炭值与原油的其他检测项目之间关系紧密程度。

2 微量残炭的测定

2.1 仪器

微量残炭测定仪（MCRT-160，ALCOR，美国）。

2.2 实验方法

根据检测方法ASTM D4530要求，称重样品管精确至0.1 mg，再移取少量原油样品至已称重的样品管底部，同时避免原油沾到样品管壁，称重精确至0.1 mg。将装有原油样品的样品管放到对应型号的样品管支架上，记录位置编号。调节上气流速600 mL/min，下气流速150 mL/min，将样品管支架放入炉膛内（炉温＜100℃），盖好。根据设备内置的自动化程序，样品将被流速为600mL/min的氮气持续吹扫至少10 min，然后，氮气流速降为150 mL/min，并且炉温以10～15℃/min的速率缓慢升温至500℃。炉温在500±2℃范围内保持15 min，然后炉膛自动停止加热，在600 mL/min的氮气吹扫下自然降温，当炉温降至250℃以下，取出样品管支架，放入不带干燥剂的干燥器中自然冷却。待至常温后，取出样品管稳重精确至0.1mg，对应编号记录重量，根据公式计算残炭值[4]。

3 原油残炭值分析

根据检测方法ASTM D4530，对茂名口岸自2016年起进口的96批原油进行残炭值的测定，并将结果进行汇总整理。

3.1 根据原油的分组比较残炭值

根据原油密度区分，原油可分为轻质原油、中质原油和重质原油[5]。其中轻质原油API度＞31.1，即15℃密度＜870 kg/m3； 重质原油 10.0＜API 度＜22.3，即15℃密度介于920～1 000 kg/m3之间；介于轻质原油和重质原油之间的原油为中质原油。如表1所示。分组作原油残炭值的散点图，如图1。

表1 原油密度分组

图1 原油分组的残炭值散点图

从图1中可以很明显地看出，残炭值的分析是有规律的。即按原油组别来分的话，残炭值递减：轻质原油＜中质原油＜重质原油。

由此，可以推断，原油残炭值与原油密度之间有比较强的相关性。但进口原油的检测项目中，还有水和沉淀物、硫含量、酸值等项目，为区分这几个项目与残炭值的紧密程度，对此进行相关性分析和显著性水平分析。

3.2 原油残炭值与密度的相关性分析

相关系数r与显著性水平P是描述两组变量相关关系的参数。|r|≥0.8，称为高度相关；0.5≤|r|＜0.8，称为中度相关[6]；P＞0.05，称为不具备显著性差异；P≤0.01，差异有统计学意义且极显著。

将所有96组原油残炭值从小到大排列，对密度作散点图，如图2。

图2 原油残炭值—密度散点图

通过计算得到，原油残炭值与密度的相关系数为0.939，显著性水平为0.381，表明残炭值与密度是高度相关，且不具有显著性。残炭值与密度的相关关系极强。

3.3 原油残炭值与水和沉淀物的相关性分析

将所有96组原油残炭值从小到大排列，对水和沉淀物作散点图，如图3。

图3 原油残炭值—水和沉淀物散点图

计算得出，原油残炭值与水和沉淀物的相关系数为0.772，显著性水平为0.407，表明残炭值与水和沉淀物是中度相关，且不具有显著性。残炭值与水和沉淀物的相关关系比较强。

3.4 原油残炭值与沉淀物的相关性分析

考虑到在炉温升温过程中，水被全部蒸发掉，故对于原油的水和沉淀物这一项目指标，将原油中的水分值扣除，剩下的沉淀物会与残值的关系更有相关性，故依据ASTM D4006-Standard Test Method for Water in Crude Oil by Distillation方法要求[7]，检测原油中的水分值，重新整理原油沉淀物的数值（即原油中“水和沉淀物”减去原油中“水”），将原油残炭值对沉淀物作散点图，如图4。

图4 原油残炭值—沉淀物散点图

计算得出，原油残炭值与沉淀物的相关系数为0.873，显著性水平为0.423，表明残炭值与沉淀物是高度相关，且不具有显著性。相比未扣除水分值，沉淀物与残炭值的相关关系明显加强。

3.5 原油残炭值与硫含量的相关性分析

将所有96组原油残炭值从小到大排列，对硫含量作散点图，如图5。

图5 原油残炭值—硫含量散点图

计算得出，原油残炭值与硫含量的相关系数为0.841，显著性水平为3.53×10-6，表明残炭值与硫含量是高度相关，且具有显著性。

3.6 原油残炭值与酸值的相关性分析

将所有96组原油残炭值从小到大排列，对酸值作散点图，如图6。

图6 原油残炭值—酸值散点图

计算得出，原油残炭值与酸值的相关系数为0.565，显著性水平为0.244，表明残炭值与硫含量是中度相关，且不具有显著性。

4 结果与讨论

根据上述原油残值分别与密度、水和沉淀物、沉淀物（即原油水和沉淀物的值，扣去水）、硫含量和酸值的相关性与显著性水平分析，将计算得出的结果进行汇总，按相关性高低排序，如表2所示。

表2 原油残炭值与其他项目结果相关性、显著性差异结果汇总

相关性高低比较，认为原油密度、沉淀物、硫含量与原油残炭值的相关关系极强，但由于硫含量与残炭值之间的显著性差异为极显著，故剔除硫含量这一相关因素。从目前已监测的原油检测项目中，与原油残炭值相关性极强的即为密度[8]与沉淀物。

5 小结

在原油加工过程中，在原油残炭值还未知的情况下，即可通过比较其密度或沉淀物的大小，快速判断原油残炭值大小可很好地适应频繁的生产参数调整，同时也可成为实验室检验残炭值是否偏离检测结果一种比较简便的参考依据。

[1]鞠林青，周亚松，徐春明.委内瑞拉合成重质原油性质和加工方案研究[J]. 炼油技术与工程，2013，43（12）：38-41.

[2]钟大海，周祥燊.茂名跨进2000万吨俱乐部[J].中国石油石化，2013，（02）：62-63.

[3]徐怀建.原油及其渣油馏分残炭值的定量关联分析[J].炼油技术与工程，2015，（05）：59-64.

[4]ASTM D4530-15，Standard Test Method for Determination of Carbon Residue（Micro Method） [S].

[5]刘建华.推荐一种原油分类方法[J].石油知识，1995，（06）：21-23.

[6]刘曙，李晨，诸秀芬，等.上海口岸进口煤炭总汞含量的分布特征[J]. 岩矿测试，2014，（05）：730-736.

[7]ASTM D4006-11（Reapproved 2012），Standard Test Method for Water in Crude Oil by Distillation[S].

[8]胡云林.渣油残炭值与相对密度的关系 [J].石油炼制与化工，1989，（06）：65.