GB∕ T 40500-2021 噴氣燃料中芳烴總量的測定 氣相色譜法（正式版）

ICSCCS75.160.20噴氣燃料中芳烴總量的測定氣相色譜法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T40500—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國石油產(chǎn)品和潤滑劑標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC280)提出并歸口。西延長石油(集團)有限責(zé)任公司永坪煉油廠、北京楚翔飛科技開發(fā)有限責(zé)任公司。ⅡGB/T40500—2021噴氣燃料中的芳烴含量已成為噴氣燃料規(guī)格中的重要質(zhì)量指標(biāo)。本文件可測定噴氣燃料中的芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。該數(shù)據(jù)對監(jiān)控噴氣燃料生產(chǎn)裝置的工藝狀況、噴氣燃料生產(chǎn)新工藝開發(fā)和噴氣燃料的質(zhì)量控制都非常重要。1GB/T40500—2021噴氣燃料中芳烴總量的測定氣相色譜法警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件的使用可能涉及某些有危險的材料、設(shè)備和操作，本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡氡疚募枋隽瞬捎脷庀嗌V儀測定噴氣燃料中芳烴總量的方法。本文件適用于終餾點300℃以下的噴氣燃料中芳烴總量的測定，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)測定范圍為0.5%～35%。注：噴氣燃料中烯烴的含量受其生產(chǎn)工藝的影響，含量較低，本文件中所使用捕集材料為可逆選擇性吸附材料，在本文件不適用于測定各烴族中的單體烴組分含量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4756石油液體手工取樣法GB/T6683石油產(chǎn)品試驗方法精密度數(shù)據(jù)確定法GB/T27867石油液體管線自動取樣法下列術(shù)語和定義適用于本文件。飽和烴saturates碳碳間、碳?xì)溟g均以單鍵相連的碳?xì)浠衔?。芳烴aromatics含有一個或多個苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?。芳烴捕集阱aromaticstrap用于從噴氣燃料樣品中選擇性保留芳烴組分的色譜柱，該色譜柱在特定的溫度下對芳烴組分的捕集與釋放具有良好的可逆性，可以重復(fù)使用。4方法原理和概要4.1氣相色譜法測定噴氣燃料烴族組分的分析原理見圖1。噴氣燃料樣品進入色譜系統(tǒng)后，通過一個2GB/T40500—2021和烴組分穿過芳烴捕集阱進入氫火焰離子化檢測器(FID)。飽和烴組分通過芳烴捕集阱后，通過另一4.2樣品無需預(yù)處理，直接進樣。采用校正樣品確定各烴族組分的保留時間和相對質(zhì)量校正因子。按烴族組分的體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)。噴氣燃料芳烴捕集阱芳烴芳烴圖1氣相色譜法分析噴氣燃料中芳烴組分原理圖5干擾物質(zhì)5.1樣品中高碳數(shù)直鏈烷烴(C??以上),在芳烴捕集阱中與芳烴不能完全分離，影響芳烴組分的檢測，6儀器體流量控制系統(tǒng)。氣相色譜儀及分離系統(tǒng)(6.2)示意圖見圖2。3GB/T40500—20211——進樣系統(tǒng)；2——汽化室；5——芳烴捕集阱；6——平衡柱；7——氫火焰離子化檢測器；9——切換閥溫度控制系統(tǒng)；10——色譜柱箱。圖2氣相色譜儀及分離系統(tǒng)示意圖應(yīng)符合或優(yōu)于表1中的要求。性能典型值噪聲/A10-13～10-12漂移/(A/h)檢測限/(g/s)10-11～10-104GB/T40500—20216.1.4色譜工作站應(yīng)具有下列功能：a)顯示采集的色譜圖；b)顯示色譜峰的峰面積及面積分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)；c)校正因子的計算及使用；d)能處理噪聲和鬼峰；e)能進行必要的手動積分處理；f)能使用色譜峰面積(或面積分?jǐn)?shù))、相對質(zhì)量校正因子和有關(guān)參數(shù)進行校正的面積歸一化方法計算測定結(jié)果。6.2分離系統(tǒng)在120℃~160℃范圍內(nèi)，芳烴捕集阱應(yīng)定量保留所有C?~C??的芳烴，且所有沸點300℃以下的飽和烴組分無保留。在175℃~270℃,該芳烴捕集阱應(yīng)釋放所有保留的組分。如發(fā)現(xiàn)芳烴捕集阱有芳烴逃逸現(xiàn)象，宜調(diào)整操作條件甚至更換芳烴捕集阱。典型芳烴逃逸譜圖見如閥切換采用氣動驅(qū)動系統(tǒng)，則供給氣動系統(tǒng)的空氣壓力應(yīng)滿足驅(qū)動的要求，以迅速實現(xiàn)閥的切換。芳烴捕集阱和切換閥都應(yīng)具有獨立的溫度控制系統(tǒng)，接觸樣品的所有組件應(yīng)保持一定的溫度以防止樣品冷凝。表2中給出了分離系統(tǒng)組件操作溫度范圍和溫度控制的要求。所列溫度只是一個典型的組件典型操作溫度℃溫度控制芳烴捕集阱程序升溫/(40℃/min)六通閥恒溫樣品管線恒溫5巾壓/mAGB/T巾壓/mA3803603002802602202004020001飽和烴芳烴芳烴逸山6.3載氣純化裝置為保證芳烴捕集阱的使用壽命，除應(yīng)使用分子篩、活性炭等凈化器脫除載氣中的水和烴類雜質(zhì)外，7試劑及材料7.1試劑應(yīng)使用分析純或以上的試劑。比制備校正樣品；宜配制飽和烴和芳烴各自的混合組分，稱量的典型值見表3,校正樣品配制時可根據(jù)測量實際樣品的具體情況進行配制，使校正樣品與待測樣品的濃度接近，表4給出了一組典型校正樣品飽和烴芳烴化合物名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%化合物名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%癸烷異丙苯6GB/T40500—2021表3校正樣品中各烴族組分的配制比例(續(xù))飽和烴芳烴化合物名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%化合物名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%正十一烷丁基苯正十二烷四氫萘正十三烷1-甲基萘正十四烷正十五烷戊基環(huán)已烷己基環(huán)己烷十氫萘合計合計表中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)并非完全一致的對應(yīng)關(guān)系，宜按表中所列體積分?jǐn)?shù)量取，然后進行準(zhǔn)確的稱量，以得到精確的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算校正因子。表4典型校正樣品的配制序號飽和烴芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%體積分?jǐn)?shù)%12345表中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)并非完全一致的對應(yīng)關(guān)系，宜按表中所列體積分?jǐn)?shù)量取，然后進行準(zhǔn)確的稱量，以得到精確的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算校正因子。7.2壓縮空氣燃?xì)?，純度不小?9.9%。應(yīng)按照6.3的規(guī)定進行凈化。7GB/T40500—20217.5樣品瓶應(yīng)使用頂部有壓蓋或螺旋扣蓋且蓋中襯有外層為聚四氟乙烯面的橡膠密封墊的玻璃小瓶。7.6質(zhì)量控制檢查樣品質(zhì)量控制檢查樣品應(yīng)由與被測樣品相近的烴類化合物組成，并充分混合均勻。質(zhì)量控制檢查樣品應(yīng)采用安瓿瓶封裝后在0℃~4℃儲存，在儲存期間組成保持不變。8取樣應(yīng)按照GB/T4756或GB/T27867的要求取樣。樣品如不立即分析，應(yīng)密封后于0℃~4℃儲存。9儀器準(zhǔn)備9.2通過實際樣品、質(zhì)量控制檢查樣品或校正樣品檢驗芳烴捕集阱對飽和烴和芳烴的分離效果及飽和烴完全通過芳烴捕集阱的時間，以此確定六通閥的切換時間，調(diào)整芳烴捕集阱的溫度直至滿足試驗條件。典型的色譜操作條件見表5。表5典型色譜操作條件操作條件典型參數(shù)汽化室溫度/℃芳烴捕集溫度/℃芳烴釋放溫度/℃載氣流量/(mL/min)檢測器溫度/℃氣體流量/(mL/min)空氣400氫氣進樣量/μL0.05六通閥切換驅(qū)動壓力/kPa通過校正樣品確定飽和烴和芳烴組分的保留時間。表6給出了典型色譜操作條件下(見表5)通過芳烴捕集阱分離各組分的保留時間，圖4給出了質(zhì)量控制檢查樣品的色譜圖。8也樂/myGB也樂/my烴族組分保留時間min飽和烴組分0.12～2.0芳烴組分5.5～7.0600500400300200飽和烴十五烷芳烴0時間/min圖4質(zhì)量控制檢查樣品色譜圖根據(jù)校正樣品中飽和烴及芳烴所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Cs及CA)和色譜測定的峰面積分?jǐn)?shù)(Ps及PA),以芳烴為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)計算飽和烴組分的相對質(zhì)量校正因子，則芳烴相對質(zhì)量校正因子為1。飽和烴的相對質(zhì)量校正因子按公式(1)計算：fs=(Cs×PA)/(CA×Ps) (1)fs——飽和烴組分相對質(zhì)量校正因子(以芳烴組分為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì));CA——校正樣品中芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;PA——色譜測定的校正樣品中芳烴峰面積分?jǐn)?shù)，%;Cs——校正樣品中飽和烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;Ps——色譜測定的校正樣品的飽和烴峰面積分?jǐn)?shù)，%。911.2樣品分析取0.05μL樣品進樣，樣品氣化后進入芳烴捕集阱，飽和烴組分通過芳烴捕集阱，進入FID檢測(見圖2),待飽和烴完全流出后，切換六通閥(見圖2中序號4),同時升高芳烴捕集阱溫度，芳烴由芳烴捕集阱中脫附進入FID檢測。得到的色譜圖經(jīng)色譜工作站分析處理，計算芳烴組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。典型的噴氣燃料樣品測定色譜圖見圖5。圖5典型的噴氣燃料樣品測定色譜圖12質(zhì)量控制檢查為確認(rèn)儀器的可靠性，每次開機運行待測樣品前應(yīng)分析質(zhì)量控制檢查樣品；連續(xù)開機運行時，每周應(yīng)分析質(zhì)量控制檢查樣品。質(zhì)量控制檢查樣品的分析步驟應(yīng)與噴氣燃料樣品分析步驟一致，兩次質(zhì)量控制檢查樣品結(jié)果的絕對差值應(yīng)符合15.2規(guī)定的重復(fù)性要求，同時測定結(jié)果與質(zhì)量控制樣品已知含量值的絕對差值應(yīng)符合15.3規(guī)定的再現(xiàn)性要求。如測定結(jié)果超出要求，應(yīng)確定誤差源，并進行必要的修正。13.1譜圖積分狀況核對檢查色譜工作站對譜圖的積分狀況，以確定對所有的色譜峰都進行了合理的積分，如不合理可采用工作站的手動積分功能進行重新積分。注：不合理的基線切割和積分將對含量較低的組分分析結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。13.2樣品中芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算樣品中芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)按公式(2)計算：Cm=(P'A×fA)/(P'A×fA+P's×fs)×100 (2)GB/T40500—2021式中：Cm——樣品中芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;fA——芳烴組分的相對質(zhì)量校正因子，其值為1;fs——飽和烴組分的相對質(zhì)量校正因子；P'A樣品中芳烴組分測得的色譜峰面積分?jǐn)?shù)，%;P's——樣品中飽和烴組分測得的色譜峰面積分?jǐn)?shù)，%。13.3樣品中芳烴的體積分?jǐn)?shù)計算樣品中芳烴的體積分?jǐn)?shù)(%)按公式(3)進行計算：Cv=(P'A×fA/dA)/(P'A×fa/dA+P's×fs/ds)×100式中：Cy——樣品中芳烴的體積分?jǐn)?shù)，%;fA——芳烴組分的相對質(zhì)量校正因子，其值為1;fs——飽和烴組分的相對質(zhì)量校正因子；P'A——樣品中芳烴組分測得的色譜峰面積分?jǐn)?shù)，%;P's——樣品中飽和烴組分測得的色譜峰面積分?jǐn)?shù)，%;dA——樣品中芳烴組分的加權(quán)密度平均值，取值為0.886g/cm3,見附錄A中表A.3;ds——樣品中飽和烴組分的加權(quán)密度平均值，取值為0.786g/cm3,見表A.3。報告結(jié)果應(yīng)精確至0.1%。15精密度本文件的精密度協(xié)作試驗是通過6家實驗室的6臺儀器，對21個樣品進行了測試，其中純化合物配制樣品2個，使用芳烴與噴氣燃料調(diào)制樣品6個，實際噴氣燃料樣品13個，樣品中芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)為0.5%～35%,按照GB/T6683統(tǒng)計分析并確定方法的精密度。15.2、15.3規(guī)定了判斷試驗結(jié)果的可靠性要求(95%置信水平)。15.2重復(fù)性由同一操作者，在同一實驗室，使用同一臺儀器，對同一樣品連續(xù)測定的兩個重復(fù)試驗結(jié)果之差，不應(yīng)超過公式(4)的計算值和表7所列的典型值?！?4)式中：X同一試樣兩個連續(xù)試驗結(jié)果的平均值。15.3再現(xiàn)性不同實驗室的不同操作者，使用不同儀器對同一樣品進行試驗，所測得的兩個單一、獨立的試驗結(jié)果之差，不應(yīng)超過公式(5)的計算值和表7所列的典型值。GB/T40500—2021組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)%重復(fù)性%再現(xiàn)性%芳烴5GB/T40500—2021(資料性)噴氣燃料中飽和烴與芳烴組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的換算根據(jù)噴氣燃料中飽和烴與芳烴組分的密度值進行測定結(jié)果質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的換算。在噴氣燃可使用氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜法測定噴氣燃料中不同烴類的碳數(shù)分布，數(shù)據(jù)按NB/SH/T0606校正后，可獲得如表A.2所示不同碳數(shù)組分的組成數(shù)據(jù)。烴族組分的加權(quán)密度的計算如下：a)鏈烷烴的加權(quán)密度按公式(A.1)計算：……(A.1)式中：dp鏈烷烴的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);P,——不同碳數(shù)鏈烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;dp,——不同碳數(shù)鏈烷烴的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);Pr——不同碳數(shù)鏈烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%。b)一環(huán)環(huán)烷烴的加權(quán)密度按公式(A.2)計算：……(A.2)式中：dyi——一環(huán)環(huán)烷烴的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);N!——不同碳數(shù)一環(huán)環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;dn!——不同碳數(shù)一環(huán)環(huán)烷烴的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);N———不同碳數(shù)一環(huán)環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%。c)二環(huán)環(huán)烷烴的加權(quán)密度按公式(A.3)計算：……(A.3)式中：dN2——二環(huán)環(huán)烷烴的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);N2——不同碳數(shù)二環(huán)環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;d~?——不同碳數(shù)二環(huán)環(huán)烷烴的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);N2——不同碳數(shù)二環(huán)環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%。d)飽和烴的加權(quán)密度按公式(A.4)計算：……(A.4)式中：ds——飽和烴的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);Sr——飽和烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%,其值為Pr、N和N之和。e)烷基苯的加權(quán)密度按公式(A.5)計算：……(A.5)dA1———烷基苯的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);A}———不同碳數(shù)烷基苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;dA——不同碳數(shù)烷基苯的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);A1——不同碳數(shù)烷基苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%。f)茚滿或四氫萘的加權(quán)密度按公式(A.6)計算：dA2——茚滿或四氫萘的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);A?不同碳數(shù)茚滿或四氫萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;dA2——不同碳數(shù)茚滿或四氫萘的密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);A2——不同碳數(shù)茚滿或四氫萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%。g)芳烴的加權(quán)密度按公式(A.7)計算：dA———芳烴的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);Ar——-芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%,其值為Ar和A?之和。h)按公式(A.8)進行質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的轉(zhuǎn)換：V;——樣品中i組分的體積分?jǐn)?shù)，%;m;——i組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;d;——i組分的加權(quán)密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)。表A.1不同碳數(shù)組分的密度(20℃)碳原子數(shù)鏈烷烴P一環(huán)烷烴N1二環(huán)烷烴N2g/cm?烷基苯A1茚滿或四氫萘A2g/cm?890.793°0.879b0.883b0.970b0.741*0.853b0.858#0.848b0.860b0.81210.879b0.765*0.815h0.