石油低温蒸馏过程不确定度的评定

李桂江，林俊铭，黄子东，陈纯洁 (广东省揭阳市质量计量监督检测所，广东 揭阳 522031)

0 引言

馏程是石油和石油产品的重要质量指标。馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，所以在原油评价中被经常应用。我国对石油和石油产品馏程 (沸程) 的测试方法在GB/T 6536—2010《石油蒸馏特性的测定法》中进行了规定。石油产品低温蒸馏测定仪就是用来测定油品馏程 (沸程) 的专用检测设备。该设备依据GB/T 6536—2010《石油蒸馏特性的测定法》进行设计制作，合格的石油产品低温蒸馏测定仪能满足油品馏程 (沸程) 的各项检测技术要求。而该仪器是否合格主要取决于其温度控制的准确性以及蒸馏液容积测量的准确性。因此，对该设备的温度、容量等参数进行校准，确保其量值准确、可溯源，对于保证油品的测试结果有着十分现实而重要的意义。

1 仪器设备及方法

1.1 设备及材料

石油产品蒸馏测定仪；二等水银温度计； 100 mL 量筒；大气压表(0.1 kPa)；国Ⅵ柴油。

1.2 方法及过程

根据GB/T 3536 试验方法，取用100 mL样品进行蒸馏，并记录所选点馏点温度及体积读数，以此分析实验过程不确定度。

2 数学模型建立

根据GB/T 3536 试验方法，回收温度C为水银温度计修正后读数tc加上修正到标准大气压的温度修正值CC，即

将温度读数修正到101.3 kPa标准大气压，每个温度读数的修正值可安(2)式中给出悉尼扬公式得到

由(1)和(2)得：

式中：tc为水银温度计修正后读数( ℃)；C为实际回收温度( ℃)；Pk为试验时的大气压值(kPa)。

3 不确定度来源的分析

测量过程的不确定度由两部分组成，第一部分是重复测试引起的标准不确定度分量u(r)；此部分通过重复测量得到数据列采用A类方法进行评定方法计算测量结果的不确定度。第二部分是仪器测量误差引入的不确定度分量，采用B类评定方法进行计算；其中包括量筒测量引入标准不确定度u1、温度计测量引入的标准不确定度u2和大气压力引入的标准不确定度u3。

4 输入量的标准不确定度评估

4.1 重复测量引入的 A 类不确定度u(r)评定

对国Ⅵ柴油的馏程根据GB/T 6536，在重复性条件下，对同一个试样从取样开始重复测量 10 次，并依据 GB/T 4883中Grubbs 法对所测 10 组数据进行离群值检验，结果均为非异常值。利用贝塞尔公式进行标准不确定评估，得到结果如表 1所示。

4.2 量筒测量引入标准不确定度u1评定

使用量程100 mL，分度值1 mL，的量筒。容量允差为±1 mL，以均匀分布，由量筒测得回收体积的不确定度不确定度uA

用10次重复测量测得的各回收体积及对应温度平均值建立关系曲线有

式中：t为观测到的回收温度( ℃)；R为观测到的回收体积 ( ℃ )；则则体积测量误差转化为温度测量不确定度为：

表1 贝塞尔公式进行标准不确定评估

4.3 温度计引入的标准不确定度u2

测量过程选用 0～400 ℃测量范围的水银温度计，分度值1 ℃，示值允差±1 ℃，取均匀分布，则温度计读数引入的不确定度：

4.4 大气压力引入的标准不确定度u3

测量过程采用量程为 80.0～106.0 kPa空盒气压表，分度值为 0.1 kPa，气压计检定证书引入不确定度。空盒气压表示值最大允许误差为±0.1 kPa，取均匀分布，则：

由大气压力引入标准不确度乘以灵敏系数得到回收温度t的标准不确定度。u3=c×uH。大气压在各回收点的标准不确定度如表2所示。

表2 大气压在各回收点的标准不确定度

4.5 合成标准不确定度

合成标准不确定度按式(5)计算。

各回收了各回收温度的不确定度分量和合成标准不确定度如表3所示。

表3 各回收温度的不确定度分量和合成标准不确定度

4.6 扩展不确定度及测量结果表示

取包含因子k=2，置信水平为 95 %，则石油产品馏程各点扩展不确定度如表 4所示。

表4 石油产品馏程各点扩展不确定度

5 结语

分析得知石油低温蒸馏过程不确定度主要来源于体积变化和温度变化的测量不确定度，实验过程应注意这两个量的变化，以提高实验结果准确度。