关于仪器分析技术用于油品分析思考

关于仪器分析技术用于油品分析思考

曹爽

伊犁新天煤化工有限责任公司

摘要：近年来，随着工业经济的发展，对于石油能源的需求越来越高。除此之外，油品质量也是广大用户关注的重要内容，由此也对油品检验提出了更高的要求。相较于传统检测技术，使用仪器的检测方式精度更高，且检测结果可靠性也更有保障。故此次就仪器分析技术在现代油品检测分析中的应用展开探究。

关键词：仪器分析；油品；检测技术

引言

近些年，石油品类越来越丰富，其组成也越来越复杂，相对应的社会对于油品的品质也提出更多的诉求^[1]。油品检测技术不单单可以帮助有效鉴定并甄别油品的主要构成与理化特性，同时，也可以帮助明确油品品质是否达到有关规定。越是技术先进、工艺完善的分析仪器，往往越是能够准确测得油品品质及其组成。目前，许多国标油品品质制定也大多以各种先进设备分析结果为依据，故而有必要就仪器技术的应用进行研究^[2]。

1.油品检验技术

油品品质检测工作覆盖整个油品的各个环节，其中包括生产过程、营销过程以及质检过程等等^[3]。油品检验则是油品品质监督管理的重要技术支持，对于发现假冒产品以及改善油品市场，确保各行业可靠用油等层面具有重要意义。

2. 仪器分析技术探讨

2.1气相色谱技术

该技术的流动相为气体，油样构成于气相内传递速率较高，故而能够短时间内实现两相彼此的均衡，分析速率较高，此外绝大多数物质可以用于固定相，完成高效化的分离，故而气象色谱技术目前应用越来越广泛^[4]。

该技术主要基于物质的沸点、极性和吸附特性等的不同完成对各个混合物的彻底分离。自上世纪七十年代其，基于气象色谱图的方式和是由产品馏程分布之间的联系，反馈原油、石油馏分以及相关产品的蒸发特性，是气相色谱应用于评估石油品质的重要应用。以往，反馈原油蒸发特点主要基于ASTM-D5236等进行沸点蒸馏，整个过程需要耗费大量的时间，且对于样品量也有着较高的要求，完成一次样品需要半个月左右时间。而基于气象色谱模拟蒸馏技术则只需要耗费数小时即可从原油和馏分的馏程分布信息，大大降低了分析时长，同时，提升了油品分析效率。针对不同的石油产品，ASTM实施了不同的标准规范。例如，ASTM D2887主要围绕终沸点不高于538摄氏度的宽馏分产品，而ASTM D370则主要只用于终沸点不高于260摄氏度的石油产品等。

国内也在气相色谱技术以及油品特性等方面开展了详细研究，为进一步迅速明确油品特性奠定了重要基础。例如，使用毛细管气相色谱法实现了汽油单体烃的构成分析，结合碳数得出PIONA族构成分布，并结合不同单体烃物性信息以及体积百分比，分析得到汽油的密度、馏程、平均分子量等多个参量。也有学者借助多元线性回归的方式对气相色谱信息进行分析，并预测了原油的黏度指标。

2.2质谱法

该方法主要借助质谱仪技术，对离子荷质比进行检测。主要工作机理为油样内的各个组成于离子源内电离，从而构成带正电的不同荷质比的离子，在加速电场形成进质量分析器的离子束。随后基于电磁场构成相反速率色散，最后得出质谱图，进而得出其质量。质谱法往往和其他方法关联使用。上世纪六十年代该技术依然被广泛应用在煤油、汽油和柴油等的结构组成分析中，目前已然形成了十二个质朴分析技术并纳入ASTM标准范围内。国内外在该方面的分析应用等开展了大量研究。例如，有学者利用质谱法技术分析了石油的馏分内的重芳烃的分子量情况；也有学者基于分心时间质朴分析综合其他分析技术，探究了减压渣油氢化脱硫前后的构成以及成分改变。国内也有学者利用质谱法对渣油饱和烃其内部构成进行分析以及分子量研究等。

2.3红外光谱技术

基于该技术既可以定性地进行分析，同时，也能够定量进行探究，是典型的间接分析技术形式之一。近红外光谱分析技术分析油品，主要为将有关样品的红外光谱图和之前的存储在数据库中的大量数据进行比对，进而得出待检测样品的凝点和其他物理数据。各种烃类化合物是油品样品的主要构成，油品的组成和对应的近红外光谱图的吸收特性对应，故而各个烃类构成的油样光谱图物理特性信息越大，则该技术实测结果的可靠性也就更高。

相较于其他分析技术，该技术的沿用较为快捷、简便。目前，该技术已然在原油以及石油产品等的分析方面得到普遍应用。学者CHung曾利用该技术对石油产品于近红外区域的谱图差异，从而快速实现了对六个石油样品的检测工作，实际准确度更是高度百分之九十五以上；这之中汽油、煤油以及柴油等的检测准确性更是达到百分之九十九以上。另外，其还基于NIR技术和最小二乘法技术就石脑油以及重整汽油实施烃类构成研究，结果明显高于气相色谱法，其整个过程耗时也大大降低。

2.4高效液相色谱技术

该技术流动相为液体，将检测标准规定应用的流动相基于高压泵的方式打入带有固定相的色谱柱上，待测样品通过进样阀流入并在流动相的作用下流入柱内，油样彼此分离之后，流入检测设备检测，实现对油样的分析。其为色谱法的重要组成，尤其适合部分样品中高沸点条件下难以挥发以及稳定性较高的烃族构成。故而，现阶段油品检测分析对于高效液相色谱技术的应用也十分普遍。有学者曾探究了基于高效液相色谱技术对柴油以及石油的烃类构成设备以及分离条件进行介绍，详细分析了多环芳烃的检测。而学者Yamazak则利用高效液相色谱技术定量分析了柴油以及没有等的芳香烃类化合物，规避了GC金丝狐只能够分析汽油构成的不足。学者Pasadakis则利用高效液相色谱技术与紫外二极管阵列检测设备的方式，分析了重油中的芳香烃类化合物，并基于多元统计的形式，得出了该芳香烃化合物的紫外图谱，显著提高了整个分析的准确性。学者Sarowha则利用氨基键合硅胶柱高效液相色谱技术面向七类来源不一的原油等进行分析，并使用紫外以及示差折光检测设备进行分析，基于各个组分响应因子实施定量检测，准确性以及精密程度均比较理想，分析耗时更短，针对单一品类分析时间不超过一小时。学者Fan则利用柱色谱技术和高效液相色谱技术分别就多个原油四组分进行探究，高效液相色谱技术的分离结构能够与标准方法相披靡，相较于棒状薄成色谱技术耗费的时间更短。学者Laredo则基于高效液相色谱技术就墨西哥原油的催化裂解层面展开探究以及全面评估。而Pasadakis则基于高效液相色谱技术与示差折光设备检测石油重馏分内的脂肪烃以及芳香烃，得出结论与ASTM-D2549-91的方式相差不高于1.5wt%。

2. 结束语

由此可见，基于现代仪器分析相较于传统的分析技术，大大提升了分析速率，样品的用量更小，精密度更高，且重复性也比较理想，已然被广泛应用在现代原油和石油产品检测领域。油品分析对于各个行业的发展尤为关键，随着越来越多行业发展越来越高端化，势必对于油品的要求也更高。此次就目前较为常见的高效液相色谱技术、红外光谱技术、质谱法以及气相色谱技术展开探究。不同的分析方式有着不用的特点，实际分析过程中应当切实结合应用环境需要，对应性地选择有效的分析技术，确保分析结果可靠性与准确性。

参考文献

1. 洪涛, 何晓蕾. 现代仪器分析技术在轧制油成分分析中的应用[J]. 石油商技, 2015(04):76-81.

2. 徐程程. 气相色谱技术在油品分析中的发展及应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018(6):54-55.

3. 崔瑞利, 任春晓. 全二维气相色谱技术在油品分析中的应用[J]. 2012(11):13-13.

4. 张起凯, 韩永青, 赵杉林. V(V)-DPCO-CPB分光光度法测定油品中微量钒[J]. 现代仪器, 2007(08):72-72.