近紅外光譜分析技術在石化油品分析中的應用分析

肖金玲

摘 要：近紅外光譜分析技術在石油化工企業中有著廣泛的應用，是對石油化工產品進行實時檢測和快速分析測試非常理想的技術手段之一。現代的近紅外光譜分析技術有機地結合了紅外光譜分析技術、基礎分析技術與化學測量分析技術等三種測量技術，實現了高速高效地對各種化工化學樣品進行組分、性能和質量的分析。目前，石油化工煉油生產過程中，近紅外光譜分析技術在油品分析過程中應用較為廣泛，通過利用近紅外光譜分析技術更準確地對油品成分和質量進行分析。本文重點闡述了近紅外光譜分析技術在石油化工油品分析中的應用， 并簡單介紹了近紅外光譜分析技術的特點和分析原理。

關鍵詞：近紅外光譜；分析；油品分析；樣品

近紅外光譜分析技術是石油化工企業生產過程中所必須依靠的重要分析技術之一，該技術已成為對有機化合物進行定性分析和結構分析的有力手段。近紅外光譜分析技術利用其具備高效節能、安全性高、無污染的優越性已經應用于各行各業，包括石油開采、化工產品生產領域，通過參考物理參數數值分析滿足生產的需要。近紅外光譜分析技術具有被分析樣品用量需求少、無污染、無破壞、快速、高效、綠色環保和成本低等特點，在短短的幾秒時間內即可同時測量被分析有機物的十幾種質量參數，有效地降低了化驗分析設備的投資與維護費用，實現了分析過程的綠色化和測量信號的數字化，具有典型的現代化技術特征。因此，在石油化工企業化驗分析過程中，近紅外光譜分析技術是實現對化工產品進行實時檢測和快速分析測試的所必須依靠的重要的分析技術。

一、近紅外光譜分析技術的分析原理

由于紅外光輻射的能量遠遠低于紫外光輻射的能量，因此，當紅外光照射到需要進行分析的樣品時，紅外光輻射的能量不能引起分子中電子能級的躍遷，而只能被進行分析的樣品分子吸收，引起分子振動能級和轉動能級的躍遷。由分子的振動能級和轉動能級躍遷產生的連續吸收光譜稱為紅外吸收光譜。紅外吸收光譜分為近紅外光區、中紅外光區和遠紅外光區等三個區域。在紅外吸收光譜的三個區域中，近紅外光譜是由分子振動能級躍遷產生的振動光譜。而大多數有機化合物分子產生的都是振動光譜，所以近紅外光譜分析技術才得到重點研究。 近紅外光譜分析技術采用的是定量分析方法和定性分析方法。

1）定量分析方法。定量分析基本原理是依據朗伯-比爾定律進行的，利用趨勢分析法、比率分析法、相互對比法、結構分析法和數學模型法等方法，選擇具有普遍性的化學樣品當作標準集，然后把需要進行檢測的樣品利用掃描的方法掃描出近紅外光譜，將掃描出的光譜值代入到先前的數學模型之中得到預測值，通過預測值和化學測定值之間的相關值和標準差衡量模型的準確度。在此結果中，如果模型的準確度高就可以用此模型來測定分析樣品，但由于紅外吸收光譜測定多在可透過紅外光的固體介質中進行，在獲得的相鄰吸收峰較密集的帶狀譜帶中，吸收峰往往不對稱，因此進行定量分析時，應嚴格保持測定條件的一致，以獲得可靠的分析結果。

2）定性分析方法。近紅外吸收光譜進行有機化合物定性分析可分為兩個方面，一是官能團定性分析，二是結構分析。近紅外光譜分析技術定性分析法是利用相同樣品在波長不同的條件下具有相同的光譜的特征，借助峰位鑒別法、模式鑒別法、聚類分析法等分析方法，使各種樣品實現聚類識別，最后結合某一樣品的定量數據模型判斷其物理參數數值。

定量分析方法和定性分析方法作為兩種不同性質的測量技術，區別在于定性分析的方法主要是依據紅外光譜圖譜，憑借樣品光譜反映出的樣品組成和結構信息進行測定分析；而定量分析則需要測定樣品的相應數值，要求是較高的精確的。

二、近紅外光譜分析技術在石油化工生產中的應用

近紅外光譜分析技術是針對各種樣品進行快速檢測和即時分析是一種十分理想的技術手段，是石油開采和石油化工檢測過程中所依賴的分析技術之一。在化驗分析過程中，根據光譜提供的樣品性質及過程產物性質，生產裝置實時對操作條件和工藝過程進行調整和優化，控制和優化生產裝置，從而提高石油化工企業的生產效率和產品質量。

在石油化工企業油品分析過程中，近紅外光譜分析技術通過對石油性質和各類指標是否達標進行化驗分析測試，得到相應的分析數據后，利用數據及時改進生產工藝和操作條件，選擇有效的生產加工技術，從而提高石油利用率及石油產品質量。

通常油品是由不同的組成成分構成，這些不同組成成分的油品在紅外光譜圖上都有各自對應的光譜特征。由于不同基團產生的光譜在紅外光區吸收的峰位和程度不盡相同，伴隨著樣品組成的變化情況其在光譜圖上呈現的光譜特征也會隨之發生變化，變化的程度也就為在近紅外光譜的定性和定量分析過程提供了理論依據。除此之外，石油的油品樣品中烴類含量的變化的同時近紅外光譜的波度也會引起相應變化，在變化過程中通過化學計量學方法對采集到的光譜數據進行總結處理，得到樣品組成變化的數據。當樣品組成發生不同程度的變化時，樣品的性質發生相應變化，同時樣品的光譜也會發生相應變化。近紅外光譜利用所反映的樣品性質的變化情況，構建樣品性質變化與其對應的近紅外光譜變化之間的聯系。

三、近紅外光譜分析技術的應用價值分析

紅外光譜分析技術的一個重要特點就是技術本身的成套性，即必須同時具備三個條件：一是各項性能長期穩定的近紅外光譜儀，是保證數據具有良好再現性的基本要求；二是功能齊全的化學計量學軟件，是建立模型和分析的必要工具；三是準確并適用范圍足夠寬的模型。

在測量方式上，近紅外光譜分析技術對于樣品是否是以固體、液體還是其他存在狀態都沒有限制。一般情況下，在對樣品進行分析過程中，如果需要對樣品進行預先處理然后再進行質量測量，那么就會增加生產投資成本費用，加重企業生產負擔。但是，在石油化工企業中利用近紅外光譜分析技術對油品進行化驗分析，油品樣品可以進行直接測量，簡化了操作步驟和化驗分析過程。

利用近紅外光譜分析技術可以提高測量數據的精確度，并且可以將分析數據充分利用起來。在化驗分析過程中根據樣品在紅外光譜圖中呈現的光譜特征，能夠高效率的確定被測樣品與原先測定樣品之間的差異，如果相同則可以直接使用資源；如果存在很大差異甚至不同則再用更精確的方法進行分析，隨后將測量分析的數據存放在數據庫中，這就避免了繁瑣的重復分析工作，提高了分析效率，降低了生產成本。與其它的各種油品分析方法相比較，利用近紅外光譜分析技術實現了油品質量檢測技術的最新化、分析結果的最精確化和分析效率的最快化。

結束語

近紅外光譜分析技術在石油化工企業中廣泛地應用于油品質量分析之中，可用于測定油品的等級、凝點、辛烷值、乙醇值等各種物性參數，并可用于油品的調和和測定組成成分，對分析油品質量提供了有效而又簡便的方法，在煉油過程中最大限度的降低了生產成本，保障油品質量合格，提高了經濟效益。

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