探究儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用

1、       探究儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用                     摘要：現(xiàn)代儀器分析具有分析速度快、樣品用量少、精密度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于原油及石油產(chǎn)品的分析和評(píng)價(jià)工作。文中對(duì)常用的色譜分析技術(shù)、光譜分析技術(shù)、質(zhì)譜分析技術(shù)及色譜聯(lián)用技術(shù)等油品分析技術(shù)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：儀器分析技術(shù)；油品分析；應(yīng)用1前言隨著人類社會(huì)對(duì)能源需求的增加

2、，石油產(chǎn)品的種類越來越多。對(duì)石油產(chǎn)品進(jìn)行分析，測定其理化性質(zhì)和組成，對(duì)石油產(chǎn)品進(jìn)行表征的工作也越來越多。石油產(chǎn)品種類繁多，組分極其復(fù)雜。當(dāng)今石油產(chǎn)品分析幾乎應(yīng)用了現(xiàn)有的所有分析方法，既有化學(xué)分析方法，又有儀器分析方法;既有傳統(tǒng)方法和在其基礎(chǔ)上更新改進(jìn)的方法，又有新發(fā)展起來的方法。本文對(duì)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用進(jìn)行探討，對(duì)于不同情況選擇最佳油品分析方法具有指導(dǎo)意義。2色譜分析技術(shù)色譜法種類眾多，其中石油產(chǎn)品分析常用的主要有氣相色譜法、高效液相色譜法和薄層色譜法。氣相色譜法(gc)主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離。氣相色譜油氣實(shí)驗(yàn)室油氣分析的一般步驟為確定儀器

3、配置，樣品預(yù)處理，確定初始操作條件，分離優(yōu)化條件，定性鑒定與定量分析。氣相色譜儀器配置主要選擇色譜柱，檢測器，載氣，進(jìn)樣裝置，工作站等。氣相色譜儀色譜柱可分為填充柱和毛細(xì)管柱兩種，毛細(xì)管柱進(jìn)樣量少，分離效能高，是色譜柱發(fā)展的趨勢(shì)，然而在永久氣體的分析中，填充柱具有更強(qiáng)的分離能力?，F(xiàn)行常用的檢測器主要有:氫火焰離子化檢測器(fid)、熱導(dǎo)檢測器(tcd)、火焰光度檢測器(fpd)、電子俘獲檢測器(ecd)、氮磷檢測器(npd)，針對(duì)不同的污染物選擇不同的檢測器。在實(shí)際分析中，氣相色譜儀一般選定一種載氣，通過改變色譜柱(即固定相)以及操作參數(shù)(柱溫和載氣流速等)來優(yōu)化分離，最終獲得油氣組分與含量，

4、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。上世紀(jì)70年代以來，利用氣相色譜圖與石油及石油產(chǎn)品餾程分布之間的相關(guān)性，表征原油、石油餾分和石油產(chǎn)品的蒸發(fā)性能，成為氣相色譜在評(píng)價(jià)石油產(chǎn)品方面最重要的應(yīng)用之一。徐亞賢建立了使用非極性固定液se-30填充柱的氣相色譜方法，成功測定了含烯汽油中共軛二烯烴的含量，大大縮短了檢測時(shí)間。廖珊用氣相色譜測定了汽油的八項(xiàng)指標(biāo):辛烷值、密度、蒸氣壓、沸點(diǎn)、熱值、餾程、碳含量、平均分子量。氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用在有機(jī)混合物的分離和結(jié)構(gòu)分析中也應(yīng)用很廣泛。高效液相色譜是在柱色譜基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它以液體作為流動(dòng)相，采用高壓泵、高活性柱填料和高靈敏度檢測器，突出優(yōu)點(diǎn)是，分析速度快，柱效高，檢測靈敏度高，使

5、定量分析的準(zhǔn)確度大大提高。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，可實(shí)現(xiàn)分析條件的最佳化，能快速選擇分析條件和作準(zhǔn)確的定量處理。液相色譜與毛細(xì)管氣相色譜聯(lián)用，可以承擔(dān)幾乎絕大部分有機(jī)分離分析任務(wù)。3光譜分析技術(shù)光譜學(xué)方法主要包括分子光譜和原子光譜。從廣義上講，物質(zhì)的分子吸收各種輻射能量發(fā)生能級(jí)躍遷，產(chǎn)生吸收、發(fā)射、散射和電離等都屬于分子光譜范圍。用于有機(jī)結(jié)構(gòu)分析的分子光譜，按能量高低可分為紫外-可見光譜(uv-vis)、近紅外光譜(nir)和紅外光譜(ir)。一般用于元素分析的原子光譜包括原子吸收光譜(aas)、原子發(fā)射光譜(aes)、x射線熒光光譜(xrf)等。常用于油品分析的有紅外光譜、紫外光譜、近紅外光

6、譜、原子吸收光譜和x射線熒光光譜。紅外光譜技術(shù)成熟，提供的結(jié)構(gòu)信息非常豐富，因而應(yīng)用最廣最多;紫外-可見光光譜應(yīng)用范圍窄，給出的信息貧乏，分析結(jié)果可靠性有限，因而在石油化工分析中的地位日趨下降。近紅外光譜技術(shù)(nir)是一種簡單快速的分析方法，樣品的近紅外譜圖與油品的大部分物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)聯(lián)。石油產(chǎn)品主要組分為烴類化合物，其組成不同的油品在光譜圖上都有各自的明顯的特征吸收，即近紅外光譜圖中包含了油品詳細(xì)的組成信息。如果油品的光譜相同，其組成也相同，反之亦然。如果我們建立了油品光譜與其質(zhì)量參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(稱為分析模型)，那么，只要測得油品的光譜，通過光譜和上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能很快得到所需要的質(zhì)

7、量參數(shù)數(shù)據(jù)。目前，近紅外光譜技術(shù)在原油和石油產(chǎn)品性質(zhì)的分析上得到廣泛應(yīng)用。近紅外光譜在石化分析中的應(yīng)用以對(duì)化合物的c-h、n-h、o-h等基團(tuán)信息的測定為基礎(chǔ)。這些信息可用于輕質(zhì)燃料油(適用范圍為柴油、噴氣燃料和汽油)的質(zhì)量指標(biāo)測定和生產(chǎn)過程控制。原子吸收光譜靈敏度高，定量分析準(zhǔn)確，分析速度快，可測范圍廣，在石化分析領(lǐng)域保持了很強(qiáng)的生命力，主要用來測定油品當(dāng)中的ca、ba、zn、b、pb、mg、mo、se、ce、cr等金屬元素。x射線熒光光譜法是利用x射線照射樣品，引起原子內(nèi)層電子的復(fù)雜遷移，發(fā)射出特征性熒光射線，根據(jù)熒火射線的特征信息來定性定量測定元素含量。x射線熒光光譜法在石油產(chǎn)品添加劑剖

8、析中也應(yīng)用較多。另外，有不少人對(duì)用x射線熒光光譜法測定石油產(chǎn)品中的硫含量進(jìn)行了實(shí)踐和探索。4質(zhì)譜分析技術(shù)質(zhì)譜法(ms)是通過對(duì)樣品離子質(zhì)荷比的測定進(jìn)行定性和定量分析的方法。上世紀(jì)60年代，質(zhì)譜法已應(yīng)用于汽油、煤油、柴油及潤滑油的類型組成分析，現(xiàn)在已有12個(gè)質(zhì)譜分析方法被列為astm的標(biāo)準(zhǔn)方法。國內(nèi)外對(duì)質(zhì)譜法在石油餾分分析方面的應(yīng)用做了許多的工作。roussis用質(zhì)譜法研究了石油餾分中重芳烴的分子量分布。korai用飛行時(shí)間質(zhì)譜結(jié)合其他分析方法，研究了減壓渣油氫化脫硫前后組成和結(jié)構(gòu)的變化。凌鳳香用質(zhì)譜法測定了渣油飽和烴的烴類組成。劉澤龍用場解析質(zhì)譜法測定了減壓渣油的分子量。5核磁技術(shù)核磁共振(n

9、mr)可以提供有關(guān)原油和石油餾分化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的信息，具有分析速度快、樣品用量少的特點(diǎn)。nmr在結(jié)構(gòu)研究方面，尤其是重質(zhì)油的結(jié)構(gòu)研究方面，具有極大的優(yōu)越性。yang通過研究重油nmr譜圖的結(jié)構(gòu)參量確定重油的族組成。chen根據(jù)nmr數(shù)據(jù)預(yù)測烴類的粘度。bansal等利用nmr譜估計(jì)和預(yù)測沸點(diǎn)范圍為50250的汽油和煤焦油中的溴含量，和標(biāo)準(zhǔn)方法比較，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.98。他們還比較了表征中間餾分的烴類型時(shí)nmr和ms的不同，發(fā)現(xiàn)對(duì)于硫含量較高的樣品，兩種方法的差別比較大。6色譜聯(lián)用技術(shù)為了優(yōu)化分離操作，提高分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，氣相色譜技術(shù)與其它檢測方法配合聯(lián)用，主要有氣質(zhì)譜聯(lián)用(gc-ms)，氣相

10、色譜與光譜聯(lián)用技術(shù)(gc-fti和gc-aes)，多種技術(shù)聯(lián)用(gc-aes-ms聯(lián)用等)。趙力利用毛細(xì)管氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定液化石油氣中cl-c5組分的方法，所測組分相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍較小，采用ei離子源四極桿質(zhì)譜檢測定性，校正因子法定量，準(zhǔn)確度高，精密度好;楊永壇等采用氣相色譜-氫火焰離子化檢測器硫化學(xué)發(fā)光檢測器(gc-fid-cd)聯(lián)用技術(shù)，建立了催化柴油中各種硫化物類型分布的分析方法;劉穎榮等依據(jù)汽油中混合純烯烴樣品溴化后的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用gc-ms數(shù)據(jù)和gc-aed的元素對(duì)比數(shù)據(jù)，確定溴代烴及其對(duì)應(yīng)烯烴單體的分子式，然后利用已有的烯烴單體文獻(xiàn)保留值數(shù)據(jù)、純烯烴化合物的反應(yīng)結(jié)果并結(jié)合碳數(shù)規(guī)律和沸點(diǎn)規(guī)律，確定了烯烴單體化合物的結(jié)構(gòu)。在氣相色譜分析中，單一方法只能產(chǎn)生有限的結(jié)果而不能全面的顯示出油品的本質(zhì)屬性，氣相色譜作為一種油品分析的分離定量技術(shù)，可以與其它儀器很好兼容使