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【应用】根据ASTM D7061 标准，用MS20稳定性分析仪确定重油的稳定性和相容性
2023/02/28 16:02
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方案摘要：
产品配置单：
德国德飞dataphysics稳定性测量仪MS20
型号： MS20
产地： 德国
品牌： Dataphysics
¥20万
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德国dataphysics白光干涉三维形貌仪SPA25
型号： SPA25
产地： 德国
品牌： Dataphysics
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德国dataphysics接触角测量仪OCA15EC
型号： OCA15EC
产地： 德国
品牌： Dataphysics
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德国dataphysics表面张力仪（粘附力测量仪）DCAT25
型号： DCAT25
产地： 德国
品牌： Dataphysics
¥25万
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德国dataphysics高温高真空接触角测量仪
型号： OCA25-HTV1800
产地： 德国
品牌： Dataphysics
¥50万 - 130万
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方案详情：
了解重油的稳定性在石油工业中非常重要 (图 1). 重油中沥青质（在原油中发现的大环有机化合物，在压力、温度、剪切率组成变化时会析出）的不稳定性将导致一系列的问题，如热交换器的污染，油水乳液的稳定性，严重影响石油的加工等。另外，不相容的重油混合物能够导致絮凝产物及沥青质的沉积。因此, 预测重油中沥青质的稳定性具有重要的意义。德国德飞DataPhysics 公司的 MultiScan (MS 20) (图2) 测量仪是一款小型多功能光学仪器，能够测量多项体系的稳定性和老化分析。本文介绍了根据 ASTM D7601标准，测量两个重油样品的沥青质稳定性。
技术和理论
由于沥青质的极性和多环芳烃化学结构，它们不溶于烷烃，如正庚烷，但溶于芳烃溶剂，如甲苯。沥青质分子在低浓度下就很容易发生絮凝和聚集。因此，可以通过添加正庚烷时，使用光透过率的变化来评价重油的稳定性和相容性。
DataPhysics 公司的MS 20 稳定性分析仪是一款自动测量的光学仪器，可以测量分散体系的稳定性等，并能够分析分散体系随时间、温度等条件变化所产生的不稳定影响。最多可以由主机连接6个测量塔，每个测量塔都可以独立控温 (图2). 每个测量塔也可以在不同的温度下 (4 °C to 80 °C) 设定不同的其它参数。
实验
将待测样品装入小瓶中并放置于MS20稳定性分析仪的测量塔的样品室内。测量塔中含有一套LED透射光源、LED背散射光源和检测器，检测器与光源同步沿着样品管运动并以设置好的时间间隔进行扫描。
得到透射光及背散射光与样品管位置的关系图。检测光学信号的变化能够提供样品稳定性的信息。图1显示了某一管重油样品在测试前和测试后的状态。
根据ASTM D7061标准, 对油品贮存稳定性测试步骤如下：
• 将两个样品（样品1和样品2）用甲苯稀释 (沥青质可溶于甲苯)
• 加入正庚烷可使沥青质絮凝
• 将两个样品分别放入 MS 20稳定性分析仪的两个测量塔中并对样品管进行垂直扫描
• 测量高度为 0 mm (样品管底部) 至 57 mm (样品管中的最高装样高度)。每 60 s 扫描一次，共扫描 15 min
• 由专用的MSC 分析软件得到分离值
结果
根据 ASTM D7061 标准, 分离值（稳定值）代表了沥青质在加入庚烷后发生絮凝的难易程度。当分离值在 0-5 之间时，油是非常稳定的并不容易发生絮凝。如果分离值在5-10之间，甚至高于10，那么油的贮存稳定性低甚至非常低。
图3和图4显示了透射光强度与样品管位置的关系图。曲线的颜色标识代表测量时间 ，从红色（实验开始, t = 0 s) 至紫色 (实验结束, t = 15 min). 每一个曲线代表一次单独的测量。图中显示透射光强度随时间不断增大，这是沥青质不断析出导致的。
透射光强度的变化由MSC软件的“数值分析理论”功能求得。实验得到的图谱 (图5 和图 6) 显示了平均强度与测量时间的关系。总的平均透射光强度的标准偏差即为样品1和样品2的分离值，两个样品的数值分别为10.4和4.22。说明样品1的贮存稳定性非常低，而样品2具有很高的贮存稳定性。
总结
使用 MS 20 稳定性分析仪及其配套的MSC软件, 能够有效的研究不同重油的贮存稳定性。
此项技术为重油的贮存稳定性提供了非常可信的方法，具有快速、量化、准确等特点。在石油工业中，能够帮助更好的了解重油的的稳定性与相容性，具有重要的意义。
文献
[1] R. A. Kishore Nadkarni. ASTM Stock No. MNL44–2nd, Guide to ASTM Test Methods for the Analysis of Petroleum Products and Lubricants 2nd Edition
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