儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用

陳德民(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下，人們生活質(zhì)量不斷提升，對(duì)石油產(chǎn)品提出更高層次的需求。石油產(chǎn)品成分相對(duì)復(fù)雜，呈現(xiàn)出多樣化特征；為提升油品理化性質(zhì)檢測(cè)準(zhǔn)確率，相關(guān)檢測(cè)部門逐漸改變傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，創(chuàng)新油品化學(xué)分析法，提出了多種儀器分析技術(shù)，大大提升了油品分析的準(zhǔn)確度和效率。現(xiàn)階段，儀器分析方法，廣泛應(yīng)用在石油企業(yè)中，保證油品分析過程準(zhǔn)確無誤。

1 氣相色譜儀器分析技術(shù)

1.1 氣相色譜技術(shù)特點(diǎn)

氣相色譜法分為氣固色譜和氣液色譜技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用此種技術(shù)過程中，支持油品分離，可測(cè)定乙烯中的微量甲烷、丙烯等雜質(zhì)。就石油產(chǎn)品本身特點(diǎn)看，石油產(chǎn)品具有蒸發(fā)性，為強(qiáng)化石油產(chǎn)品評(píng)價(jià)效果，借助氣相色譜法實(shí)現(xiàn)蒸餾評(píng)估，然而蒸餾所需的時(shí)間較長(zhǎng)，需要通過大量的樣品檢驗(yàn)操作來提升蒸餾的檢測(cè)精度。氣相色譜主要是用氣體作為流動(dòng)相結(jié)色譜法，在樣品氣相中的傳遞較快，均衡了樣品組分在流動(dòng)相和固定相之間的關(guān)系[1]?；诖?，相關(guān)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用氣相色譜技術(shù)，選擇靈敏高的檢測(cè)儀器，大大提升了氣相色譜分析技術(shù)的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了在油品分析中應(yīng)用價(jià)值。

1.2 氣相色譜技術(shù)優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代化信息技術(shù)快速發(fā)展，諸多的信息技術(shù)廣泛應(yīng)用在油品分析中，展現(xiàn)了較高的應(yīng)用效果，因此，在信息技術(shù)支持下，氣相色譜儀器分析技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在石油化工領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，在油品分析中，支持對(duì)辛烷、汽油族成分的測(cè)定，并且能夠應(yīng)用在不同形式樣品測(cè)量中，技術(shù)應(yīng)用效果顯著。氣相色譜分析技術(shù)原理，主要是利用石油產(chǎn)品相關(guān)的物質(zhì)極性、吸附性能和沸點(diǎn)差異等，對(duì)混合物中的物質(zhì)進(jìn)行分析。我國(guó)相關(guān)技術(shù)部門在實(shí)際運(yùn)用氣相色譜技術(shù)過程中，主要依據(jù)氣相色譜圖像與產(chǎn)品實(shí)際分布的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)分餾處理，將此種分析技術(shù)應(yīng)用在油品分析中，取得了顯著的應(yīng)用效果，是值得推廣應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法。因此，在氣相色譜技術(shù)支持下，提升了數(shù)據(jù)檢測(cè)分析效率，大大縮短油品分析時(shí)間，無需大量的檢測(cè)樣品，最大程度上提升了油品分析工作效率。另外，氣相色譜分析技術(shù)，針對(duì)不同類型的石油產(chǎn)品，能夠制定出不同的油品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可針對(duì)不同的石油產(chǎn)品，進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，避免受到石油產(chǎn)品自身差異性影響[2]?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外對(duì)氣相色譜分析技術(shù)展開了諸多的研究，為石油產(chǎn)品性質(zhì)檢測(cè)夯實(shí)了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，相關(guān)研究表述道，借助毛細(xì)管氣相色譜法，能夠分析出汽油單體烴的組分，能夠具體檢測(cè)出蒸氣壓、密度、熱值等質(zhì)量指標(biāo)，在汽油產(chǎn)品組分分析上展現(xiàn)了較高的應(yīng)用性能。

1.3 氣相色譜主要組成

氣相色譜儀器由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等系統(tǒng)部位組成；組分能否分離，關(guān)鍵點(diǎn)在于色譜柱的應(yīng)用，支持將分離后組分的鑒定。就氣相色譜在石油化工業(yè)中的應(yīng)用情況看，大部分石油原料產(chǎn)品均可以采用氣相色譜法展開分析。

1.4 在石化分析中的應(yīng)用分析

油品分析中，氣相色譜法的應(yīng)用貫穿于油田勘探開發(fā)、油品質(zhì)量控制環(huán)節(jié)等，技術(shù)方法應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，速度快、成本低、靈敏度高；主要應(yīng)用在油氣田勘探重點(diǎn)地球化學(xué)分析、原油分析、煉廠氣分析、模擬蒸餾、以及油品分析等過程中。

2 高效液相色譜分析技術(shù)

2.1 高效液相色譜分析技術(shù)方法開發(fā)

在整個(gè)方法開發(fā)過程中，根據(jù)樣品分析選擇合適的方法和條件，相關(guān)人員在建立過程中，預(yù)先了解了樣品的形式、溶質(zhì)分子極性、大小、紫外線光譜性質(zhì)、溶解度等，基于上述知識(shí)的了解，可選擇出合適的色譜模式、流動(dòng)相組分以及檢測(cè)器的選擇，試驗(yàn)人員初步試驗(yàn)后，通過方法的建立，可進(jìn)一步優(yōu)化工作，并促使組分在短時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)，確保在檢測(cè)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)良好的分離效果，保證滿足檢測(cè)要求的情況下實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)[1]。

2.2 建立高效液相色譜分析法的步驟

油品分析過程中，通過運(yùn)用高效液相色譜分析方法，可有效提升組分檢測(cè)結(jié)果效率，因此，在實(shí)際檢測(cè)過程中，可根據(jù)被分析樣品特性進(jìn)行選擇，首先選擇一根適用的色譜柱，反復(fù)確認(rèn)柱的內(nèi)徑和柱長(zhǎng)，并科學(xué)地選擇粒徑和孔徑。其次，要優(yōu)化分離條件，確定流動(dòng)相的組成、流速和洗脫方式；最后，由獲得的色譜圖進(jìn)行定性分析和定量分析。為提升油品組分分析結(jié)果準(zhǔn)確性，必須協(xié)調(diào)流動(dòng)相、被分析物以及固定相三者之間的關(guān)系，試驗(yàn)分析中發(fā)現(xiàn)三者的協(xié)調(diào)性直接關(guān)系到峰的保留時(shí)間和分離性，保留時(shí)間越長(zhǎng)，分型也就越好。因此，最終認(rèn)定峰保留時(shí)間、選擇性和柱效是決定分離度的三個(gè)重要因素。

2.3 高效液相色譜分析技術(shù)應(yīng)用

相關(guān)研究學(xué)者通過高效液相色譜分析技術(shù)的分析和試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油產(chǎn)品構(gòu)成物質(zhì)、烴類等物質(zhì)的分離，支持對(duì)多環(huán)芳香烴的測(cè)試。通過大量的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，借助高效液相色譜分析技術(shù)，可定量測(cè)試煤油、柴油中含有的芳香烴類化合物，進(jìn)而彌補(bǔ)氣相色譜缺陷，保證汽油成分評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用高效液相色譜法過程中，聯(lián)合使用了紫外二極管陣列檢測(cè)器，大大提升了石油中芳香烴化合物檢測(cè)率，大大提高了石油產(chǎn)品分析的準(zhǔn)確度，尤其聯(lián)合紫外線圖譜進(jìn)行分析時(shí)，最大程度上提升了油品分析結(jié)果的準(zhǔn)確性；同時(shí)，在高效液相色譜分析技術(shù)支持下，利用了先進(jìn)的儀器檢測(cè)設(shè)備，提升了液相色譜檢測(cè)效率，更好滿足相應(yīng)的物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，逐步取代了傳統(tǒng)的單一化合物檢測(cè)方法；基于此，通過高效液相色譜分析技術(shù)，進(jìn)行定量測(cè)試、定量評(píng)定，優(yōu)化了石油產(chǎn)品組分檢測(cè)過程，保證檢測(cè)的精確度，縮短了石油產(chǎn)品的分析施加，保證油品分析效率[3]。

3 近紅外光色譜分析技術(shù)

3.1 近紅外光譜技術(shù)特征

3.1.1 多元校正技術(shù)

近紅外光譜法中的多元矯正技術(shù)，是提升油品分析能力的關(guān)鍵、是化學(xué)計(jì)量中的重點(diǎn)部分，通過此項(xiàng)間接測(cè)量手段的使用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、分析目標(biāo)，提升了數(shù)據(jù)處理、分析能力，保證數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果準(zhǔn)確性。在此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)用到參數(shù)構(gòu)建矯正模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品組分、屬性的檢測(cè)。同時(shí)，近紅外光譜分析技術(shù)覆蓋了光譜預(yù)處理、定性研究等方面內(nèi)容。

3.1.2 主要特征

近紅外光譜技術(shù)分析速率高，可在一次光譜測(cè)量下構(gòu)建校正模型，對(duì)組成成分、性質(zhì)展開全面的分析，進(jìn)而保證定量定性分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，近紅外光譜技術(shù)運(yùn)用效果好，可在各種測(cè)量?jī)x器作用下，對(duì)固體、液體進(jìn)行測(cè)定，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單、有效，并且不需要預(yù)處理，經(jīng)過分析后，對(duì)生物、化學(xué)、電磁的構(gòu)成污染小，與綠色分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相吻合，技術(shù)應(yīng)用全過程中，經(jīng)濟(jì)成本投入小、可重復(fù)使用，具有顯著的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值[2]。

3.2 近紅外光譜分析技術(shù)在油品分析技術(shù)中的應(yīng)用情況

3.2.1 定性分析法的應(yīng)用

定性分析法的應(yīng)用一般是借助檢測(cè)樣本譜圖、位置樣品譜圖獲取最終的結(jié)果，支持在完成譜圖樣本檢測(cè)中應(yīng)用。由于近紅外光譜敏感性強(qiáng)，會(huì)形成重疊的吸收峰，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種光譜數(shù)據(jù)的鑒別，降低了光譜鑒別難度系數(shù)。在定性分析法支持下，提高不同類型油品成分檢測(cè)效率，提高組分鑒別工作效率和質(zhì)量；保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和完整性；在鑒別過程中，應(yīng)用到建庫(kù)判別算法，通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品庫(kù)中光譜數(shù)據(jù)等信息數(shù)據(jù)的收集和整理，保證油品中物質(zhì)成分和含量評(píng)判準(zhǔn)確性。聚類分析法，通過光譜圖視圖降維方式展現(xiàn)，分解光譜數(shù)據(jù)矩陣，根據(jù)不同成分矩陣圖，對(duì)最終的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，整個(gè)過程中，相關(guān)人員需要做好樣本分類工作，全面分析無相似要素，進(jìn)而形成譜系圖。

3.2.2 定量分析法

在近紅外光譜分析技術(shù)支撐下，可客觀的評(píng)判樣本的準(zhǔn)確性，構(gòu)建相應(yīng)的樣本模型，為后期檢驗(yàn)工作的開展提供支持；同時(shí)，需要做好樣本物化性質(zhì)檢驗(yàn)工作，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的判斷，保證樣本整體質(zhì)量，并通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法，加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)誤差的控制。另外，在定量分析法中，構(gòu)建了多元線性回歸MLR、主成分回歸PCR模型，進(jìn)而保證校正工作處理效果[3]。

3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)

通過運(yùn)用近紅外光譜分析技術(shù)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量，在紅外光譜技術(shù)處理過程中，有效把控油品的應(yīng)用時(shí)間，降低故障發(fā)生幾率，實(shí)現(xiàn)對(duì)原油、新油吸光度譜線峰位的檢測(cè)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)有機(jī)化合物污染程度。

4 結(jié)語

總之，現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步，驅(qū)動(dòng)儀器分析技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，通過本文分析發(fā)現(xiàn)，將近紅外光譜技術(shù)、高效液相色譜分析技術(shù)氣相色譜技術(shù)等技術(shù)運(yùn)用在油品分析中，提高油品分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，保證儀器分析技術(shù)應(yīng)用效果。