等离子发射光谱法测定焦化柴油中的微量金属元素

秦红艳，马越，方瑞萍，罗翔(中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000)

0 引言

焦化是焦炭化的简称，是重质油(如重油，减压渣油，裂化渣油等)在高温条件下进行裂解和缩合反应，产生气体、汽油、轻柴油、轻蜡油、重蜡油和石油焦的过程[1-2]。加氢精制的部分原料是焦化汽油和焦化柴油，其中原料油在加氢精制过程中金属会沉积在催化剂上使其中毒，使用寿命缩短，生产中需要监控原料油中金属含量了解焦化柴油精制前后金属含量的变化及其在生产过程中产生的影响[4-6]。

等离子发射光谱法用于轻质油中金属的检测，需做好相应的样品前处理准备[7-14]。文章参照了SH/T 0715—2002方法进行样品的处理［15］，用安捷伦公司生产的5100-ICP-OES等离子体发射光谱仪进行分析，同时对该方法的前处理条件进行了优化、考察了实验的精密度。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

等离子体原子发射光谱仪：等离子体发射光谱仪(5100-ICPOES)，安捷伦公司。

硝酸：优级纯，配置成1∶1的硝酸水溶液；标准溶液：国家标准物质中心提供的标准样品；

水：二次去离子水；氩气：纯度为99.99%；硫酸：优级纯。

1.2 测定条件

等离子气：12 L/min；辅助气：1.0 L/min；雾化气：0.7 L/min；RF：1 200 W；观测高度：8 mm。

1.3 实验方法

取一定量混合均匀的试样于石英烧杯内，加入硫酸炭化试样，然后放入525±25 ℃的高温炉内加热灰化。残余物用一定比例的硝酸溶解并定容，按照测定条件及通过数据系统建立各元素的工作曲线，经雾化进入原子发射光谱仪等离子炬，进行顺序测定，再用工作站软件计算各元素的含量。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的选择

实验中主要对样品处理过程进行了考察，如样品量、加酸量的多少，焦化柴油是一种轻质油品，按原油、渣油的干式处理方法会造成金属含量的损失，因此参照SH/T 0715—2002的方法，在样品中加入硫酸，一起灰化，减少损失。为考察样品量的多少对结果的影响，称取10 g、20 g、30 g样品加硫酸7 mL进行实验，然后确定试样量，再考察加入硫酸量多少对结果的影响，结果如表1和表2所示。

表1 不同取样量下的结果比较

表2 不同加酸量的结果比较

通过实验，10 g样品所得结果平行性不好，20 g、30 g样品所得结果的平行性较好，但称取30 g样品处理时间较长，选择以20～30 g的样品量为佳。取样量确定后，对加酸量进行考察，以25 g样品加入4 mL、7 mL和10 mL的硫酸做实验，25 g样品加入4 mL的酸所得结果偏小，且重复性差，加入7 mL和10 mL的酸所得结果比较稳定，因此以25 g样品加酸7 mL为准。

2.2 样品前处理

称取20～30 g柴油样品，加入7 mL硫酸，放在电炉上灼烧，形成黑色残渣后，移入525±25 ℃马弗炉内继续灼烧3 h左右，取出加入1∶1硝酸水溶液，在电炉上蒸发到2～3 mL，移入25 mL容量瓶，待测。

2.3 分析谱线的选择

每个元素选择2～3条谱线，焦化柴油金属含量比较低，考虑谱线的检出限和信噪比，选择最灵敏线，如表3所示。

表3 各元素分析谱线

2.4 准确度和精密度试验

本次试验在同一条件下对试样进行了11次测定，同时考察精密度，结果表4，表5所示。

表4 柴油样品Fe、Ca结果

表5 重复性精密度(n=11)

从表5中测定数据可以看出，相对标准偏差均小于5%，可以满足微量分析检测要求。

2.5 回收率试验

如表6所示。元素的加标回收率在90%～110%之间，说明本方法可靠。

表6 回收率实验

3 结语

样品加入硫酸进行前处理，有效的抑制了轻质柴油中金属含量的损失，通过分析条件的优化试验，确定了取样量和硫酸加入量，考察了准确度精密度，为建立焦化柴油金属含量的测定方法提供了理论依据。