GB/T 37160-2019 重质馏分油、渣油及原油中痕量金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法

　　ICS 75 . 140 E 49

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 37160—2019

　　重质馏分油、渣油及原油中痕量

　　金属元素的测定 电感耦合

　　等离子体发射光谱法

　　Standardtestmethodfordeterminationoftracemetals

　　inheavydistillate，residualoilandcrudeoil—Inductivelycoupled

　　plasmaopticalemissionspectrometry(ICP-OES)

　　2019-03-25 发布 2019-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 37160—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会(SAC/TC 280)提出并归口 。

　　本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院。

　　本标准主要起草人：何京、杨晓彦、王杰明、孙丽君、张婧元、姚远、陈泱、刘靖新、霍明辰、赫丽娜、孙欣婵。

　　GB/T 37160—2019

　　引 言

　　在石油炼制过程中，原料油中的部分金属元素过高会对催化剂的反应活性造成影响，导致催化剂中毒 。 因此，准确测定油品中金属元素含量对于生产加工工艺流程的设计、催化剂的选择以及产品的质量控制是非常重要的。 本标准可用于重质馏分油、渣油以及原油中部分金属元素的测定，为油品的后期加工、生产提供重要参数。

　　GB/T 37160—2019

　　重质馏分油、渣油及原油中痕量

　　金属元素的测定 电感耦合

　　等离子体发射光谱法

　　警示 — 本标准涉及某些有危险性的材料、操作和设备，但是无意对与此有关的所有安全问题都提出建议。 因此，使用者在应用本标准之前应建立适当的安全和保护措施，并确定相关规章限制的适用性。

　　1 范围

　　本标准规定了采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定重质馏分油、渣油以及原油中的铝、钙、铁、钾、镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒和锌元素的含量。

　　本标准适用于重质馏分油、渣油及原油中痕量金属的测定，表 1 给出了各元素的测定浓度范围及推荐波长。

　　注：重质馏分油是指经减压蒸馏馏出的组分，如重柴油、蜡油、催化原料、减压瓦斯油等。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 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 6682—2008 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 27867 石油液体管线自动取样法

　　3 方法概要

　　称取一定量的试样到石英杯中，根据试样量加入硫酸。 将装有试样的石英杯放在电热板上加热以

　　烧去有机物，再移入马弗炉中在 550 ℃条件下烧去积炭。用王水溶解试样灰分，并加入钪内标元素标准

　　溶液，用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定。

　　4 仪器设备

　　4. 1 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)：波长范围能够覆盖 160 nm~760 nm,具有足够的分辨能力，能满足铝、钙、铁、钾、镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒、锌和钪的测定。

　　4.2 天平：精确到 0.001 g。

　　4.3 石英杯：250 mL,推荐杯身直径为 7 cm。

　　4 .4 搅拌棒：石英材质，长度超过杯口 5 cm 以上。

　　4.5 表面皿：石英材质，用于覆盖石英杯，推荐表面皿直径为 8 cm 以上。

　　4 . 6 容量瓶：25 mL 和 100 mL。

　　4 . 7 移液管：1 mL、5 mL 和 10 mL。

　　GB/T 37160—2019

　　4 . 8 量筒：2 mL、5 mL 和 10 mL。

　　4 .9 塑料瓶：细口带螺纹，100 mL,适合长期储存稀酸溶液。

　　4 . 10 马弗炉：操作温度可达到 600 ℃ ,控温精度为 ±5 ℃。

　　4. 1 1 电热板：温度可调，工作温度可达 500 ℃。

　　4 . 12 坩埚钳：夹取石英杯。

　　4 . 13 滴管：2 mL。

　　4. 14 烘箱：能将温度控制在 50 ℃ ~60 ℃。

　　4. 15 水浴：能将温度控制在 50 ℃ ~100 ℃。

　　5 试剂和材料

　　5 . 1 试剂纯度：本标准使用的所有试剂均为分析纯或更高纯度。 如果使用其他级别的试剂，应检查试

　　剂是否有足够的纯度以保证结果的准确性不受影响。

　　5.2 盐酸：质量分数为 36%~38%。

　　警示 — 盐酸为腐蚀性酸，可引起灼伤。

　　5.3 硝酸：质量分数为 65%~68%。

　　警示 — 硝酸为腐蚀性酸，可引起灼伤。

　　5.4 王水：硝酸与盐酸按照体积比为 1 ∶ 3 混合，每次使用前需重新配制。

　　警示 — 王水为腐蚀性酸，可引起灼伤。

　　5.5 硫酸：质量分数为 95%~98%。

　　警示 — 硫酸为腐蚀性酸，可引起灼伤。

　　5 . 6 水：去离子水，符合 GB/T 6682—2008 中二级水要求。

　　5.7 钪内标元素标准溶液：浓度为 1 000 mg/L,可使用市售的标准溶液。

　　5.8 金属元素标准溶液：铝、钙、铁、钾、镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒和锌浓度分别为 1 000 mg/L,可使用市售的标准溶液。

　　6 安全事项

　　本标准需要用到高压气体和腐蚀性酸，在使用硝酸、盐酸、硫酸、王水过程中应配备适当的个人保护设备，开启氩气和压缩空气等高压气体时应使用专门的工具。

　　7 取样和试样的处理

　　7 . 1 除特殊说明外，所有的实验室试样均应按照 GB/T 4756、GB/T 27867 规定的方法取样。

　　7 . 2 称取的试样应具有代表性，黏稠的试样可采用加热方式使其自由流动。 对于大部分试样，水浴加热可以得到较为满意的结果，而对于黏度过大的试样则需使用电热板加热到使其自由流动。

　　7 . 3 对于某些含水的试样，应在电热板上加热并覆盖表面皿，慢慢升温蒸发水分。

　　7 . 4 对于待测元素含量较低或过高的试样可增加或减少取样量。

　　8 准备工作

　　警示 — 准备工作中需要用到腐蚀性酸，在使用硝酸、盐酸、硫酸、王水过程中要在通风橱中进行，并佩戴手套和护目镜。

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　　8 . 1 石英杯清洗

　　每次使用前应清洗石英杯。用量筒(4.8)量取 10 mL 盐酸(5.2)至石英杯中，将石英杯置于电热板

　　(4 . 11)上煮沸，用水(5 . 6)将石英杯冲洗干净，烘干待用。

　　8 . 2 钪内标元素标准溶液的配制

　　8.2. 1 钪内标元素标准贮存溶液：100 mg/L。用移液管(4.7)移取 10 mL浓度为 1 000 mg/L 的钪内标元素标准溶液(5 .7)到 100 mL容量瓶(4 .6 )中，再用移液管移取 5 mL盐酸(5 .2 )到容量瓶中，用水(5 .6 )定容并混合均匀。将溶液储存在 100 mL 塑料瓶(4.9)中备用。此溶液保存期为一个月。

　　8.2.2 钪内标元素标准溶液：10 mg/L。用移液管移取 10 mL 浓度为 100 mg/L 的钪内标元素标准贮存溶液(8 .2 .1)到 100 mL容量瓶中，再用移液管移取 5 mL盐酸到容量瓶中，用水定容并混合均匀。将溶液储存在 100 mL 塑料瓶中备用。此溶液保存期为一个月。

　　8 . 3 金属元素标准贮存溶液配制

　　8.3. 1 金属元素标准贮存溶液 A：用移液管(4.7)分别移取 10 mL浓度为 1 000 mg/L 的铝、钙、铁、钾、镁和锰金属元素标准溶液(5 .8)到 100 mL 的容量瓶(4 .6)中，再用移液管移取 4 mL 王水(5 .4)到容量瓶中，用水(5.6)稀释至刻度，得到浓度为 100 mg/L 的金属元素标准贮存溶液 A。此溶液保存期为一个月。

　　8.3.2 金属元素标准贮存溶液 B：用移液管(4.7)分别移取 10 mL 浓度为 1 000 mg/L 的钼、钠、镍、铅、钒和锌金属元素标准溶液(5 .8)到 100 mL 的容量瓶(4 .6)中，再用移液管移取 4 mL 王水(5 .4)到容量瓶中，用水(5.6)稀释至刻度，得到浓度为 100 mg/L 的金属元素标准贮存溶液 B。此溶液保存期为一个月。

　　8 . 4 空白溶液配制

　　用移液管移取 1 mL浓度为 100 mg/L 的钪内标元素标准贮存溶液(8.2.1)到 100 mL容量瓶中，用移液管移取 4 mL 王水到容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到标准空 白溶液。此溶液保存期为一

　　个月。

　　8.5 5 mg/L金属元素标准工作溶液配制

　　用移液管分别移取 1 mL 浓度为 100 mg/L 的钪内标元素标准贮存溶液(8. 2. 1)、5 mL 浓度为 100 mg/L的金属元素标准贮存溶液 A(8. 3. 1)、5 mL 浓度为 100 mg/L 的金属元素标准贮存溶液 B (8.3.2)和 4 mL 王水到 100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为 5 mg/L 的铝、钙、铁、钾、

　　镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒和锌金属元素标准工作溶液。 此溶液保存期为一个月。

　　8.6 10 mg/L金属元素标准工作溶液配制

　　用移液管分别移取 1 mL 浓度为 100 mg/L 的钪内标元素标准贮存溶液(8. 2. 1)、10 mL 浓度为 100 mg/L的金属元素标准贮存溶液 A(8.3. 1)、10 mL 浓度为 100 mg/L 的金属元素标准贮存溶液 B (8.3.2)和 4 mL 王水到 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为 10 mg/L 的铝、钙、铁、

　　钾、镁、锰、钼、钠、镍、铅、钒和锌金属元素标准工作溶液。 此溶液保存期为一个月。

　　8 . 7 试样溶液制备

　　警示 — 由于加入硫酸会发生剧烈反应，因此，所有硫酸处理应在通风橱中操作，佩戴护目镜和手套并拉低通风橱可视窗。

　　GB/T 37160—2019

　　8.7. 1 称取一定量试样至石英杯(4.3)中，取样量通常为 5 g~10 g,精确到 0.001 g,盖上表面皿(4.5)。

　　8 .7 .2 用量筒(4 .8)量取 2 mL硫酸(5 .5 ) ,用滴管(4 .13)将硫酸从表面皿和石英杯口之间逐滴加入到试样中，直到反应逐渐减弱且不再生成气泡，将剩下的硫酸全部加入到试样中。

　　注 1 ：可以将滴管插入到表面皿和石英杯口之间以便控制反应速率。

　　注 2 : 2 mL 的硫酸适用于处理 10 g左右的试样，更大量的试样需要更多的硫酸。

　　8 . 7 . 3 将盖有表面皿的石英杯置于电热板(4 . 11)上加热。 缓慢升高电热板温度避免试样迸溅，若此过程出现大块结焦可用搅拌棒(4 . 4)将结焦捣碎，并把搅拌棒留在石英杯内，使得表面皿依然能覆盖大部分石英杯口 。为了避免试样损失，搅拌棒应留在石英杯中直到步骤 8 . 7 . 5 后再将搅拌棒取出。

　　8.7.4 待试样停止生烟并全部结焦，将盖好的石英杯连同搅拌棒放入 550 ℃马弗炉(4.10)中灰化，保证积炭完全灰化，取出石英杯并冷却至室温。一般情况下灰化时间为 5 h。对于较难灰化的样品，灰化时间可能延长。

　　8.7.5 向石英杯中加入 10 mL 王水(5.4)溶解残渣并冲洗搅拌棒。将加入王水的石英杯放在电热板上加热，待溶液蒸发剩约 1 mL 时，取下石英杯并冷却至室温。如果试样没有完全溶解，则将试液冷却，另加入 10 mL王水，重新蒸发。

　　8 .7 .6 用水(5 .6)将石英杯中试液定量转移至 25 mL容量瓶(4 .6 )中，用 5 mL移液管(4 .7 )移取 2 .5 mL浓度为 10 mg/L 的钪内标元素标准溶液(8.2.2)到容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀待测。

　　8.7.7 按以上制备试样的步骤 8.7.2~8.7.6 制备试剂空白。

　　9 试验步骤

　　9. 1 启动 ICP-OES并点燃等离子体火炬，待仪器稳定。依次吸入空白溶液(8.4)、5 mg/L 金属元素标准工作溶液(8.5)和 10 mg/L金属元素标准工作溶液(8.6) ,建立每个待测元素的标准工作曲线。表 1列出了各待测元素的测定浓度范围及谱线波长。 如果发生谱线重叠，则也可使用其他波长。 选择波长应保持足够的灵敏度以达到必要的检测限。

　　9 . 2 依次吸入试剂空白(8 . 7 . 7)、待测试液(8 . 7 . 6) ,测定试液中各元素含量，并根据试样质量和定容体积计算试样中各待测元素的最终结果。

　　9 . 3 如果一个或多个元素的浓度较高超出了校准曲线浓度的范围时，则用空白溶液(8 . 4)将试液稀释到校准曲线的读数范围内重新测定。

　　表 1 元素测定浓度范围及推荐波长

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　　表 1(续)

　　10 计算

　　10 . 1 当操作者输入试样的质量和稀释体积之后，通过计算软件自动进行计算。

　　10 . 2 手动计算试样元素含量 C 按式(1)进行：

　　C ……………………( 1 )

　　式中：

　　C — 试样的元素含量，单位为毫克每千克(mg/kg) ;

　　R — 试液中元素含量，单位为毫克每升(mg/L) ;

　　V — 定容体积，单位为毫升(mL) ;

　　D — 稀释倍数;

　　m — 试样质量，单位为克(g)。

　　1 1 结果表示

　　各元素含量的测定结果保留到小数点后两位，结果以 mg/kg 表示。

　　12 精密度和偏差

　　12 . 1 概述

　　本标准的精密度按照 GB/T 6683 通过实验室间统计分析结果确定。 本标准的精密度通过 6 家实验室对 4 个原油、3 个重质馏分油、1 个渣油、4 个标油共 12 个试样的统计分析结果得到。 对于浓度范围超出规定的试样也可采用本标准进行测定，但其精密度未经验证。 按下述规定判断试验结果的可靠

　　性(95%置信水平)。

　　12 . 2 重复性

　　同一操作者，在同一实验室，使用同一台仪器，按照相同的试验方法，对同一试样进行连续测定，所得到的两个结果之差不应大于表 2 规定的数值。

　　GB/T 37160—2019

　　表 2 精密度

　　12 . 3 再现性

　　不同的操作者，在不同实验室，使用不同的仪器，按照相同的试验方法，对同一试样进行测试，所得两个单一且独立的试验结果之差不应超过表 2 规定的数值。

　　12 . 4 偏差

　　因为没有合适的参考物，本标准的偏差无法确定。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 6683 石油产品试验方法精密度数据确定法