GB/T 11059-2022 原油蒸气压的测定 膨胀法

　　ICS 75 . 040 CCS E 21

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 1 1059—2022代替 GB/T 1 1059—201 1

　　原油蒸气压的测定 膨胀法

　　Determinati0n 0f vap0r pressure 0f crude 0il—Expansi0n meth0d

　　2022-10-12 发布 2022-10-12 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 1 1059—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 方法提要 2

　　5 试剂和材料 2

　　6 仪器 2

　　7 取样 2

　　8 测试步骤 3

　　9 结果的表示与报告 4

　　10 重复性 4

　　11 质量保证和控制 4

　　附录 A(资料性) 使用浮动式活塞筒取样的步骤示例 6

　　附录 B(资料性) 获得原油蒸气压随温度变化情况的方法 7

　　附录 C(资料性) 获得原油蒸气压随气液比变化情况的方法 8

　　Ⅰ

　　GB/T 1 1059—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替 GB/T 11059—2011《原油蒸气压的测定 膨胀法》，与 GB/T 11059—2011 相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a) 更改了适用范围(见第 1 章，2011 年版的 1 . 2、1 . 3) ;

　　b) 更改了规范性引用文件(见第 2 章，2011 年版的第 2 章);

　　c) 删除了部分术语和定义(见 2011 年版的 3 . 1、3 . 5) ;

　　d) 删除了雷德蒸气压的相关内容(见 2011 年版的第 4 章、8 . 6、8 . 11 、10 . 2 . 3 和附录 A) ;

　　e) 增加了二甲苯、石油醚作为溶剂(见 5 . 2、5 . 3) ;

　　f) 删除了仪器校准的相关内容(见 2011 年版的 6.2、6.3、6.4、8.1 和 8.2) ;

　　g) 增加了气液比小于 1 时，应使用浮动式活塞筒取样的要求(见 7 . 1 . 2) ;

　　h) 更改了非压力容器的容积大小(见 7 . 2 . 1 , 2011 年版的 7 . 2 . 2) ;

　　i) 增加了验证用试剂使用非压力容器盛装内容(见 7 . 2 . 2) ;

　　j) 增加了检查浮动式活塞筒中样品是否发生气液分离的内容(见 8 . 1 . 2) ;

　　k) 更改了测量室的进样温度(见 8 . 3 . 1 , 2011 年版的 8 . 5) ;

　　l) 增加了气液比小于 1 时，对样品进样温度的要求(见 8 . 3 . 3) ;

　　m) 增加了进样方法(见 8 . 5) ;

　　n) 增加了报告样品取样方式的要求(见 9 . 2) ;

　　o) 更改了方法的精密度要求(见第 10 章，2011 年版的第 10 章);

　　p) 增加了使验证用试剂达到空气饱和状态的内容(见 11 . 1) ;

　　q) 增加了浮动式活塞筒取样步骤的参考内容(见附录 A) ;

　　r) 增加了原油蒸气压随温度和气液比变化的测试方法(见附录 B、附录 C) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC 355)提出并归口 。

　　本文件起草单位：国家管网集团科学技术研究总院分公司、石油工业原油及石油产品质量监督检验中心、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、国家管网集团北方管道有限责任公司、大昌洋行(上海)有限公司、中国石油大学(北京)、天津市产品质量监督检测技术研究院、中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司。

　　本文件主要起草人：穆承广、刘国豪、佘庆龙、杨孟智、宋守国、李跟臣、沈振、杨嘉盛、柴沛林、吴昊、纪旭、侯磊、戴锡康、张树森、李东阳、冯少广、张玉蛟、潘腾、张雪丹、李云杰、张双凤、程磊、邴德媚。

　　本文件于 1989 年首次发布，2003 年第一次修订，2011 年第二次修订，本次为第三次修订。

　　Ⅲ

　　GB/T 1 1059—2022

　　原油蒸气压的测定 膨胀法

　　警告：本文件并不能列举或提示出本文件在使用过程中可能出现的全部安全问题。 使用者有责任在使用本文件前制定好适当的安全和健康措施，并在使用本文件过程中执行。 使用者所采取的安全和健康措施除符合国家有关法律、法规规定外，还需符合试验测试地点的安全健康管理规定。 本文件使用的试剂易燃，可能导致火灾，对健康有害。

　　1 范围

　　本文件规定了采用自动蒸气压测定仪测定原油蒸气压的方法。

　　本文件适用于测试温度为 37 . 8 ℃、气液比为 4 ∶ 1,蒸气压为 25 kPa~180 kPa 的原油。 本文件也适用于测试温度为 0 ℃ ~100 ℃、气液比为 0 . 02 ∶ 1~4 ∶ 1,蒸气压达 500 kPa 的原油，但精密度可能不适用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 4756 石油液体手工取样法

　　GB/T 8017 石油产品蒸气压的测定 雷德法

　　GB/T 26985 原油倾点的测定

　　GB/T 27867 石油液体管线自动取样法

　　ASTM D3700 用浮动式活塞筒获取液化石油气样品的标准方法(Standard Practice for Obtaining LPG Samples Using a Floating Piston Cylinder)

　　ASTM D8009 用手动浮动式活塞筒获取未稳定原油、液体石油产品样品的导则( Practice for

　　Manual Piston Cylinder Sampling for Volatile Crude Oils, Condensates, and Liquid Petroleum Prod-

　　ucts)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　气液比 vapor-liquidratio

　　在特定条件下，平衡状态下，样品蒸气体积和液体体积之比。

　　3.2

　　原油蒸气压 vaporpressureofcrudeoil;VPCRx

　　当气液比为 x ∶ 1 时，原油在真空室内的压力。

　　注：x 为 0.02~4。

　　1

　　GB/T 1 1059—2022

　　4 方法提要

　　将已知体积的原油样品从样品容器中转移至内部带有活塞的测量室中，进样时测量室温度不高于测试温度，然后密闭测量室，通过活塞的移动扩大测量室的体积，达到所需的气液比，将测量室的温度调节到测试温度，振荡测量室 5 min~ 30 min, 当温度和压力达到平衡后，将测得的压力记为样品的VPCRx 。

　　5 试剂和材料

　　5 . 1 甲苯：分析纯。

　　5 . 2 二甲苯：分析纯。

　　5 . 3 石油醚：分析纯。

　　5 . 4 戊烷：分析纯。

　　5 . 5 2,2-二甲基丁烷：分析纯。

　　5 . 6 2,3-二甲基丁烷：分析纯。

　　6 仪器

　　蒸气压测定仪应符合下列要求：

　　a) 具有体积为 5 mL~15 mL 圆柱形测量室;

　　b ) 测量室装有活塞，通过活塞的移动，可使试样进入测量室并膨胀至设定的气液比，气液比设定范围为 0.02 ∶ 1~4 ∶ 1,分辨率至少达到 0.01 ;

　　c) 活塞在最低位置时，测量室剩余的体积(死体积)小于其总体积的 1% ;

　　d) 具有静态压力传感器，量程至少为 0 kPa~500 kPa,分辨率为 0 . 1 kPa,控压精度为±0 . 5 kPa,压力测量系统带有可直接读数的电子显示器;

　　e) 测量室控温范围为 0 ℃ ~100 ℃,分辨率为 0 . 1 ℃ , 控温精度为 ±0 . 1 ℃ ;

　　f) 测量室装有可供试样引入和排出的阀门;

　　g) 活塞和阀门的温度与测量室的温度一致，以避免试样在局部冷凝或过多蒸发;

　　h) 具备测量室清洗功能，可使用下一个试样或者溶剂进行清洗(见 5 . 1、5 . 2、5 . 3) ;

　　i ) 具备摇动或震荡测量室的功能，最低摇动或振荡频率为每秒钟 1 . 5 个周期。

　　7 取样

　　7 . 1 浮动式活塞筒取样

　　7 . 1 . 1 未稳定原油应使用满足 ASTM D3700 或 ASTM D8009 要求的浮动式活塞筒或类似装置进行取样 。浮动式活塞筒应具备机械搅拌样品的装置。

　　注：未稳定原油指在常温和常压下会沸腾的原油。

　　7 . 1 . 2 如果要测试样品在气液比小于 1 时的蒸气压，应使用浮动式活塞筒进行取样。

　　7 . 1 . 3 使用浮动式活塞筒取样时，应先用样品冲洗容器内腔，按 ASTM D3700 或 ASTM D8009 的要求进行取样。 当用于测定蒸气压(包括清洗)的试样的总量不超过 20 mL 时，取样量至少为 200 mL。 关闭容器取样阀门后应立即对样品施加背压。 使用浮动式活塞筒取样的步骤示例见附录 A。

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　　GB/T 1 1059—2022

　　7 . 2 非压力容器取样

　　7 . 2 . 1 对于稳定原油，可使用非压力容器按 GB/T 4756 或 GB/T 27867 取样。 非压力容器的容积应不小于 250 mL。 盛装样品量应为容器容积的 70%~80% 。

　　注：稳定原油指在常温和常压下不会沸腾的原油。

　　7 . 2 . 2 使用纯化合物(见 5 . 4、5 . 5、5 . 6)作为验证用试剂进行质量控制时(见第 11 章)，可使用非压力容器盛装。

　　7 . 3 样品的存放

　　取样后应尽快进行测试，测试前宜存放于阴凉通风处。

　　8 测试步骤

　　8 . 1 进样前准备

　　8 . 1 . 1 选择合适的溶剂(见 5 . 1、5 . 2、5 . 3)冲洗仪器测量室。 通过活塞的移动将溶剂吸入和排出测量室，可反复冲洗几次以达到良好的清洗效果。

　　8 . 1 . 2 进样前应确保样品均匀。 如果样品盛装在非压力容器中，充分摇动容器。 如果样品盛装在浮动式活塞筒内，可用其自带的搅拌装置充分搅拌样品。 推压浮动式活塞筒的活塞，如果活塞尚能移动，则表明容器中存在蒸气相，应在摇动容器的同时用力压紧活塞，直到活塞不能移动。

　　8 . 2 气液比的设定

　　根据需要设定气液比。 用于原油贸易交接的蒸气压测试，气液比一般设定为 4 ∶ 1 。

　　8 . 3 进样温度的设定

　　8 . 3 . 1 测量室的进样温度应设定为不高于测试温度，宜与测试温度相同。

　　8 . 3 . 2 对于倾点高于 15 ℃的样品，应将进样温度设置为高于样品倾点至少 5 ℃,但不高于测试温度。

　　8 . 3 . 3 如果要测试样品在气液比小于 1 时的蒸气压，样品的进样温度应与测试温度应相同，以避免因样品膨胀影响测量结果。

　　8 . 4 测试温度的设定

　　根据需要设定样品的测试温度，测试温度应至少高于样品倾点 10 ℃ 。样品倾点按照 GB/T 26985测定。

　　8 . 5 进样方法

　　8 . 5 . 1 使用管路连接样品容器与仪器进样口 。管路的材质应耐原油样品溶胀，并能够耐受进样所需要的背压。

　　8 . 5 . 2 如果样品盛装在浮动式活塞筒中，则需要通过施加背压将样品压入仪器测量室。 背压的最小值应比试样在测量室温度下的蒸气压高 100 kPa 以上，以便能够推动活塞。 背压的最大值不应超过测量室内传感器的最大可承受压力。 产生背压的工作介质可为压缩空气或其他非可燃的压缩气体。

　　8 . 5 . 3 如果样品盛装在非压力容器中，则通过移动活塞使测量室内形成一定体积的真空后，打开进样阀导通样品与测量室，利用测量室内形成的负压吸入样品。

　　8 . 5 . 4 对于黏稠的样品，应通过延迟关闭仪器进样阀以适当延长进样时间，使样品能够有充足的时间充满测量室，特别是当样品装于非压力容器时。 判断样品充满测量室的条件为：进样一段时间后，测量

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　　室内压力达到或接近背压，同时测量室内压力在 1 min 内的变化量不大于 0 . 3 kPa。

　　8 . 5 . 5 对于倾点高于 15 ℃的样品，可对样品容器(包括浮动式活塞筒)以及连接样品容器与仪器进样口的管路进行伴热，伴热温度应高于样品倾点至少 5 ℃ 。

　　8 . 6 进样

　　8 . 6 . 1 用待测样品冲洗测量室至少 3 次，每次冲洗的进样量应不少于测量室总体积的一半。 清洗后应立即进用于测量的样品。 进样量应能保证试样在测量室中膨胀后达到设定的气液比。 进样时间应确保样品充满测量室。

　　8 . 6 . 2 关闭仪器进样阀。

　　8 . 7 测试

　　8 . 7 . 1 移动测量室活塞，使测量室的体积膨胀达到设定的气液比。

　　8 . 7 . 2 打开测量室震荡开关，并在测试期间保持震荡。

　　8 . 7 . 3 调整测量室的温度至测试温度。

　　8 . 7 . 4 待测量室与试样间温度达到平衡后，每隔(30±5)s 观测一次总蒸气压，当连续 3 次读数相差不大于 0 . 3 kPa 时，记录此时的仪器示值作为测试结果。

　　注：使用 自动仪器时，一般自动执行 8 . 7 . 1 、8 . 7 . 2、8 . 7 . 3、8 . 7 . 4 。

　　8 . 7 . 5 如果样品盛装于浮动式活塞筒中，则测试三次之后容器内的剩余样品不应再用于进样和测试。

　　注：原油蒸气压随温度变化情况的测试方法见附录 B;原油蒸气压随气液比变化情况的测试方法见附录 C。

　　9 结果的表示与报告

　　9 . 1 原油蒸气压用 VPCRx(T)表示，单位为千帕(kPa) 。

　　其中：

　　x —气液比;

　　T —测试温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　9 . 2 测试结果报告至 0 . 1 kPa,应同时报告样品的取样方式。

　　10 重复性

　　同一操作者，在同一实验室，使用同一台仪器，对同一试样，按本文件的规定进行操作，获得的连续两次测试结果的绝对差值不应超过表 1 中规定的数值(95%置信水平)。

　　表 1 重复性

　　盛装方式

　　测试条件

　　重复性/kPa

　　气液比

　　测试温度/℃

　　浮动式活塞筒中盛装

　　4 ∶ 1

　　37 .8

　　2 .48

　　非压力容器盛装

　　2 .29

　　1 1 质量保证和控制

　　1 1 . 1 当仪器使用时，每天应使用已知挥发性的验证用试剂对仪器的测量准确性进行验证。 验证前，先

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　　GB/T 1 1059—2022

　　将验证试剂放入冷浴或冰箱，使其温度降至 0 ℃ ~1 ℃ ,按照 GB/T 8017 相关步骤，使验证试剂中溶解的空气达到饱和。 然后，保持验证试剂的温度在 0 ℃ ~3 ℃时进样。 测量验证试剂在气液比为 4 ∶ 1,测试温度为 37 . 8 ℃时的蒸气压。 由于验证试剂是纯化合物，故可从同一容器里多次取用进行重复测量。

　　1 1 . 2 表 2 提供了三种验证用试剂的 VPCR4(37 . 8 ℃) 的可接受参考值及不确定度(95%置信区间)，加上仪器测量允差，即得到了验证试剂蒸气压测量结果的可接受范围，以此验证仪器的测量准确性。

　　1 1 . 3 如果测量的数值在表 2 的可接受测量结果范围内，则表明该仪器的性能符合本文件要求。 如果得到的数值在可接受测量结果范围之外，则需要检查验证试剂的纯度或重新校准仪器。

　　表 2 达到空气饱和状态的验证用试剂蒸气压的可接受参考值和测量结果允许范围

　　验证用试剂

　　可接受的参考值/kPa

　　仪器测量允差/kPa

　　验证试剂饱和蒸气压的可接受测量结果范围/kPa

　　戊烷

　　112 . 8±0 . 2

　　± 1 . 0

　　112.8± 1.29 (111.6~114.0)

　　2,2-二甲基丁烷

　　74 . 1±0 . 2

　　± 1 . 0

　　74.1±1.2(72.9~75.3)

　　2,3-二甲基丁烷

　　57 . 1±0 . 2

　　± 1 . 0

　　57.1±1.2(55.9~58.3)

　　1 1 . 4 使用验证试剂只能验证仪器本身的测量值是否准确，不能验证整个测试步骤的准确性，因为在取样、进样过程中蒸发损失不会对纯化合物的蒸气压测量结果造成影响，但对于原油，其轻质组分损失会导致蒸气压测量结果偏低。 如果要检查整个测量过程(包括验证操作者的技术)，可定期测定原油质量控制样品的蒸气压，绘制控制图。 质控样品应存放在适合长期储存且不易使样品变质的环境中。

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　　GB/T 1 1059—2022

　　附 录 A

　　(资料性)

　　使用浮动式活塞筒取样的步骤示例

　　使用浮动式活塞筒取样的典型步骤如下。

　　a) 取样前，选择合适的试剂充分清洗浮动式活塞筒，并晾干或风干，以确保浮动式活塞筒内无试剂残留。

　　b ) 取样前将浮动式活塞筒的活塞推至样品进口一端(图 A. 1 上端)，使浮动式活塞筒盛装样品的一侧(图 A. 1 的样品充注区)的体积达到最小。

　　c) 此时，通过浮动式活塞筒上的限位装置限制住活塞的位置，使活塞在后续的冲洗过程中不发生移动。

　　d) 将浮动式活塞筒的进口与管道取样口连接。

　　e) 打开浮动式活塞筒的出口，并将出口与废液收集器皿连接。

　　f) 缓慢打开管道取样口阀门。 此时样品从管道进入浮动式活塞筒，并从浮动式活塞筒出 口排入废液收集器皿。 此时浮动式活塞筒的进口和出 口宜朝上，以使样品能够排空浮动式活塞筒盛装样品一侧的残余空气。

　　g) 冲洗一段时间后，关闭出口;然后暂时关闭管道取样口;解除对活塞的限位。

　　h) 再次缓慢打开管道取样口，使样品缓慢流入浮动式活塞筒盛装样品一侧，并推动活塞向浮动式活塞筒另一侧(图 A. 1 下端)移动，直到浮动式活塞筒盛装样品一侧进入至少 200 mL 样品。可通过限位装置，限制活塞可移动的最大距离，即限制最大取样量。 如无限位装置，也可以使活塞移动直至浮动式活塞筒空气排空口一侧(图 A. 1 的空气填充区)的体积达到最小(基于安全考虑，此过程宜避免样品过快推动活塞移动，从而避免活塞带动搅拌装置伤人)。

　　标引序号说明：

　　1 — 样品进口; 6 — 活塞;

　　2 — 样品出口; 7 — 搅拌装置;

　　3 — 上端盖; 8 — 空气;

　　4 — 桶壁; 9 — 空气放空口;

　　5 — 样品充注区; 10 — 下端盖。

　　图 A.1 浮动式活塞筒示意图

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　　GB/T 1 1059—2022

　　附 录 B

　　(资料性)

　　获得原油蒸气压随温度变化情况的方法

　　在原油的储运过程中，为了解原油蒸气压随温度变化的情况，可参照以下步骤获得：

　　按照本文件测试步骤测试样品在所需测试温度及气液比下的蒸气压。 可逐步升高测试温度，过程中不需要更换样品，最高测试温度不高于 100 ℃ 。但如第 1 章所述，除 37 . 8 ℃之外的任何测试温度下的测试结果精密度未经验证。

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　　附 录 C

　　(资料性)

　　获得原油蒸气压随气液比变化情况的方法

　　C.1 通过测量和绘制蒸气压随气液比变化的曲线，可获得一些有用的信息。 例如，通过曲线的形态和斜率定性判断某未知样品中轻烃(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)和稳定气体(空气、氧气、氮气等)的存在与分布情况。

　　a) 对于完全空气饱和的样品，其蒸气压会在气液比小于 1 的范围内随气液比的增加呈指数形态增长，随后以水平线的渐进线形态平缓增长，逐渐接近样品在气液比为 4 时(此时大多数空气和甲烷/乙烷已进入气相)的蒸气压。

　　b ) 对于几乎不含空气、二氧化碳、甲烷、乙烷的样品，其蒸气压不会在气液比小于 1 的范围内随气液比的增加呈指数形态增长。

　　c) 对于气体过饱和样品(如储罐上层靠近气液交界处的样品)其蒸气压会在气液比小于 1 . 5 ~ 2的范围内随气液比的增加呈指数形态增长，但渐进于样品在其日常状态下的蒸气压。 例如，某储罐中原油的蒸气压为 200 kPa,则其样品蒸气压曲线在气液比接近 0 . 02 的过程中，蒸气压逐渐接近 200 kPa。

　　C.2 原油蒸气压随气液比变化的情况，可参照以下步骤获得。

　　a) 按照本文件方法测试样品在所需温度及气液比下的蒸气压。 可逐步提高气液比，最高气液比不高于 4 。

　　b ) 如果进样一次后进行多次测量，其测量准确度可能会比多次进样低。

　　c) 当测量气液比较低时，可通过适当增大进样量提高测量准确度。

　　d) 如第 1 章所述，除气液比为 4 ∶ 1 之外，其他任何气液比下的测试结果的精密度未经验证。

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