儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用

劉英 涂小進(jìn)

(1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.武漢市藥物增溶工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430205)

0 引言

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大環(huán)境下，我國的人口數(shù)量一直處于上升狀態(tài)，這就意味著人類加大了對能源的需求量，從而直接促進(jìn)了石油行業(yè)的快速發(fā)展，提高了石油行業(yè)的市場競爭力。利用儀器分析技術(shù)對石油產(chǎn)品進(jìn)行分析后，能夠?qū)ζ浣M成成分及相應(yīng)的性質(zhì)進(jìn)行明確。油品分析結(jié)果不僅關(guān)系到石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此，加強(qiáng)儀器分析技術(shù)在油品分析中應(yīng)用的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 油品分析的重要意義

對于石化企業(yè)來講，油品分析具有十分重要的作用，主要表現(xiàn)在石油的生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)冗^程中，油品分析結(jié)果直接關(guān)系到石化企業(yè)石油產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而影響石化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在石油產(chǎn)品生產(chǎn)中，生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)油品分析結(jié)果對生產(chǎn)工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而提高石油產(chǎn)品的質(zhì)量。在對石油產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí)，通過對油品的分析可以判斷產(chǎn)品是否被污染，油品質(zhì)量是否受到影響。油品分析主要是指利用相關(guān)技術(shù)對產(chǎn)品的成分、水分、微量元素及雜質(zhì)進(jìn)行檢測，明確不同物質(zhì)的具體含量，同時(shí)提供相應(yīng)的檢測報(bào)告，確保油品質(zhì)量。在油品市場中，油品分析是對油品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督的重要手段，對油品市場進(jìn)行有效規(guī)范，杜絕假油及走私油的出現(xiàn)，提高石油產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而提高石化企業(yè)的市場競爭力。

2 儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用

為了對石油產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行控制，石化企業(yè)必須加強(qiáng)油品分析工作，主要檢測油品組成成分的含量，進(jìn)而確保油品品質(zhì)符合相關(guān)要求。傳統(tǒng)的油品分析方法需要較長的時(shí)間，從而無法實(shí)現(xiàn)對油品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制。同時(shí)，傳統(tǒng)的油品分析方法在結(jié)果準(zhǔn)確性、精確性等方面有待提高。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在油品品質(zhì)分析中，且儀器分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對油品成分的高效、全面、準(zhǔn)確檢測。儀器分析技術(shù)是油品分析工作的重要基礎(chǔ)，根據(jù)石油產(chǎn)品的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)膬x器分析技術(shù)，不僅能夠提高分析效率及質(zhì)量，而且能夠有效確保石油產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，用于油品分析的儀器分析技術(shù)主要為質(zhì)譜法、高效液相色譜法、近紅外光譜法、氣相色譜法、全二維氣相色譜法等，下文針對上述儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)敘述。

2.1 質(zhì)譜法

質(zhì)譜法，簡稱為MS。這種分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用在油品分析工作中，其對油品分析的主要指標(biāo)是樣品離子荷比，通過對該指標(biāo)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對油品的定量評價(jià)。隨著儀器分析技術(shù)的快速發(fā)展，質(zhì)譜法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在柴油、汽油、煤油、潤滑油等多種石油產(chǎn)品的油品分析中。從目前質(zhì)譜法的使用狀況可以看出，質(zhì)譜法已經(jīng)被成功應(yīng)用在石油餾分的檢測分析工作中，同時(shí)，美國相關(guān)組織已經(jīng)將多個(gè)質(zhì)譜法收錄在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。現(xiàn)階段，相關(guān)研究報(bào)道表明，質(zhì)譜法已經(jīng)成功應(yīng)用在渣油飽和烴檢測中，實(shí)現(xiàn)對組成烴類物質(zhì)的含量檢測；同時(shí)，已有研究表明，質(zhì)譜法與飛行時(shí)間結(jié)合后，在其他方法的輔助下，能夠?qū)p壓渣油在一定反應(yīng)下結(jié)構(gòu)的變化狀況進(jìn)行分析，同時(shí)，質(zhì)譜法可以用于研究重芳烴分子量在石油餾分中的分布狀況。

2.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法，簡稱為HPLC，由于這種儀器分析技術(shù)對沸點(diǎn)要求不高，因此被廣泛應(yīng)用在多種石油產(chǎn)品的油品分析中。同時(shí)，高效液相色譜法也能夠有效分離成分復(fù)雜的石油產(chǎn)品。相關(guān)研究表明，利用高效液相色譜法實(shí)現(xiàn)了對油品中間餾分的檢測，成功測定了其中的烴類物質(zhì)。把通過HPLC技術(shù)得到的烴類化合物作為油品分析的標(biāo)準(zhǔn)，對單一化合物進(jìn)行替代，同時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品，比較不同方法之間的區(qū)別。根據(jù)相關(guān)報(bào)道可以看出，在紫外二極管陣列檢測器的協(xié)助下，利用高效液相色譜法檢測重油內(nèi)的芳香烴類化合物，在紫外線作用下，芳香烴類化合物會(huì)呈現(xiàn)一定的圖譜，從而提高了檢測結(jié)果的精確性。總的來說，在油品分析中，不同的組分在高效液相色譜法的作用下會(huì)出現(xiàn)不同的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對油品質(zhì)量的定量分析。這種技術(shù)有效地提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且整個(gè)分析流程時(shí)間比較短，通常狀況下，1小時(shí)左右就能實(shí)現(xiàn)對單一樣品的檢測分析。

2.3 近紅外光譜法

近紅外光譜法，簡稱為NIR。這種儀器分析技術(shù)的優(yōu)勢是簡單快捷、工作效率高，同時(shí)，在利用近紅外光譜法對油品進(jìn)行分析過程中，需要使用到油品近紅外圖譜。隨著分析技術(shù)的快速發(fā)展，近紅外光譜法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在我國油品分析工作中，其分析對象主要是原油、石油產(chǎn)品，分析目的是了解掌握石油產(chǎn)品的性質(zhì)。比如，來自新加坡的一位學(xué)者表示，在利用近紅外光譜法分析技術(shù)對原油進(jìn)行性質(zhì)分析時(shí)，通過近紅外圖譜實(shí)現(xiàn)了校正模型的構(gòu)建，之后基于實(shí)際沸點(diǎn)形成的蒸餾曲線，對二者的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)二者相關(guān)系數(shù)大于0.98。韓國SK公司利用近紅外光譜法對油品進(jìn)行分析，目的是利用不同油品之間的差異對油品性質(zhì)進(jìn)行鑒定，這種鑒定結(jié)果準(zhǔn)確性比較高，是油品直接分析的常用方法。

2.4 氣相色譜法

利用氣相色譜法對油品進(jìn)行分析的主要原理就是不同物質(zhì)具有各自對應(yīng)的極性及沸點(diǎn)，氣相色譜法利用這種差異實(shí)現(xiàn)對氣體混合物的有效分離。傳統(tǒng)的汽油組分分析方法需要利用餾程測定儀對餾程進(jìn)行測定，這種分析過程不僅對樣品量需求量大，而且需要較長的分析時(shí)間，整個(gè)分析流程比較復(fù)雜。而氣相色譜法就是利用蒸餾的原理對原油進(jìn)行分析，對原油中不同餾分的分布進(jìn)行分析，快速獲得對應(yīng)的分布數(shù)據(jù)信息，不僅分析時(shí)間短，而且油品品質(zhì)分析效果好。利用氣相色譜法對汽油的單體烴成分進(jìn)行分析，根據(jù)碳數(shù)目的不同對PIONA分布進(jìn)行分析，同時(shí)以單體烴數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對汽油的餾程、密度、熱值等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)氣相色譜數(shù)據(jù)，利用多元線性回歸法對原油粘度進(jìn)行有效預(yù)測，同時(shí)對辛烷值進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合硫氮化學(xué)發(fā)光檢測器，利用氣相色譜法對油品內(nèi)S、N含量進(jìn)行定量測定分析。氣相色譜法有效地縮短了油品分析時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對油品的高效分析。

2.5 全二維氣相色譜法

以氣相色譜法為基礎(chǔ)，對儀器分析技術(shù)進(jìn)行再創(chuàng)造，全二維氣相色譜法由此產(chǎn)生。與氣相色譜法相比，全二維氣相色譜法存在一定的優(yōu)勢。全二維氣相色譜法對油品品質(zhì)進(jìn)行分析的優(yōu)點(diǎn)是高容量、高分辨率、高效率、靈敏度高等，能夠?qū)Υ龣z驗(yàn)物質(zhì)進(jìn)行全面分析。在對石油樣品品質(zhì)分析過程中，只需進(jìn)行一次選樣，就可以實(shí)現(xiàn)對石油多種組成成分的分析。優(yōu)化二維氣相色譜分離條件，實(shí)現(xiàn)對多種石油產(chǎn)品的高效分析?；诙S氣相色譜法，結(jié)合三維數(shù)據(jù)處理軟件，對石油組成成分進(jìn)行檢測。

3 結(jié)語

油品分析工作不僅直接關(guān)系到石化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且直接影響到人們正常的生產(chǎn)生活。儀器分析技術(shù)廣泛應(yīng)用在油品分析工作中，不僅提高了油品分析效率，而且提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)石油產(chǎn)品類型的不同，石化企業(yè)可以選擇相應(yīng)的儀器分析技術(shù)對油品進(jìn)行分析。石化企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對儀器分析技術(shù)的應(yīng)用，提高對石油產(chǎn)品品質(zhì)的重視，只有這樣，才能夠?qū)κ彤a(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行全程監(jiān)控，穩(wěn)定石油產(chǎn)品質(zhì)量，從而促進(jìn)石化企業(yè)的快速發(fā)展。