氣相色譜法在油品分析中的應用

王紅冰

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶 163000）

儀器分析是目前應用最為廣泛的油品分析技術之一，儀器分析法共有氣相色譜法、高效液相色譜法、質譜法、近紅外光譜法、全二位氣相色譜法等五種，不同的檢測方法有不同適用范圍，主要以氣相色譜法作為研究核心，詳述氣相色譜法檢驗原理，并對其改進應用提出構想。

1 油品分析及常用儀器分析技術

1.1 油品分析概述

受石油類產品的特殊性質決定，石油類產品在儲運以及市場流通的過程中，容易受到各類因素影響，導致油品質量發生變化，造成油品質量的降低。例如在更換輸油管道時會造成油品的交叉污染問題。油品分析是通過相應技術，分析目標油品的污染程度、含水量、油品性質以及油品的組成成分，并形成油品分析報告，油品分析報告在油品生產、集輸、銷售等各個領域都有著重要的應用價值，油品分析報告也是相關管理部門對油品市場進行管理的重要依據。

1.2 基于氣相色譜法的油品分析

氣相色譜油品分析法是使用氣相色譜儀對油品進行分析的技術，該技術利用油品中各項成分物理性質的差異對油品成分進行有效分離，如沸點、吸附性差異等。在分離后使用氣相色譜圖像與油品的關聯性來展示石油產品的性能，從而形成油品評價。氣相色譜油品分析法分析效率高，在極短的時間內就可以獲得詳細的油品分析數據。但使用氣相色譜法進行油品分析的時候，不同石油產品沸點存在明顯區別，應根據產品沸點選擇不同的蒸餾方法。

1.3 基于高效液相色譜法的油品分析

高效液相色譜分析法是一種高兼容性的油品分析方法，可以適用于多種石油產品的分析，分析中可以對不同沸點的油品實現高效分析，是目前應用最廣的油品分析技術之一。

1.4 基于質譜法的油品分析

質譜分析法是使用質譜分析儀器，對油品中存在的離子進行荷比測試，從而實現油品的定量化質量分析。質譜法更注重對油品的組成成分分析，多用于油品污染鑒定。

1.5 基于近紅外光譜技術的油品分析

該方法主要使用近紅外光譜儀器，配合分析技術、測量技術和化學計量等技術，對目標油品進行定性分析。一般用于油品性質分析。近紅外光譜油品分析技術具有極高的分析速度，可以在幾分鐘內完成對目標油品的質量分析，該技術最大的特點為樣品需求量較小，具有極高的環保價值。

1.6 基于全二維氣相色譜法的油品分析

全二維氣相色譜法是針對傳統氣相色譜法在油品分析中，色譜峰容量存在較大限制，僅能對幾十種常見成分進行有效的分析測定，在遇到復雜成分油品時，分析結果不夠精準客觀。全二維氣相色譜儀中安裝了色譜柱調制器，通過調制器將不同色譜柱串聯。在油品分析中油品樣品通過取樣口進入第一個色譜柱進行分離，分離后的成分通過調制器進行聚焦，并以脈沖的形勢進入第二根色譜柱進行二次分離，隨后進入檢測。雙色譜柱的分離過程，讓技術擁有更強的成分分析能力，同時色譜峰容量更大，可以用于復雜體系油品的分析中。

2 氣相色譜法實驗分析及改進應用

2.1 氣相色譜法的實驗分析研究

根據研究目的和研究需求，選擇成分更為復雜的柴油油品作為實驗用樣本，進行實驗研究。實驗中將柴油油品通過樣品注入口注入色譜柱中，色譜柱依靠柴油樣品中不同成分沸點和吸附性的差異，對柴油油品進行分離，隨后使用檢測器定性、定量分析，并得出分析結論。

（1）實驗器材準備。主器材：色譜分析儀、氫焰離子化驗檢測器；輔助器材；0.5mm內徑微柱、柴油油品樣品、進樣瓶；

（2）實驗要點分析。使用氣相色譜儀進行油品分析實驗操作時，要注意進樣環節的各項操作流程和操作要點，首先，進樣應使用分流送樣的方式，氣化溫度為200℃，檢測器溫度為300℃的情況下，采用系統程序升溫，溫度上升期間應嚴格監察溫度變化，整個加溫過程應平穩勻速，在溫度上升至80℃時，停止加熱維持10min左右的恒溫，然后進行分段升溫加熱，第一段，以每分鐘上升8℃的加熱效率進行持續升溫加熱至100℃；第二段，以每分鐘上升10℃的加熱效率進行持續升溫加熱至200℃，隨后維持20min的恒溫加熱。此時FID氫焰離子化檢測儀內部空氣流量應為300mL/min.

（3）實驗的具體步驟。在氣相色譜油品分析實驗開始前，首先應對柴油樣品進行處理，并制作符合儀器檢測需求的實驗用樣品。在樣品容器中（一般為圓底燒杯）加入蒸餾水和汽油油水比例一般為1∶300，其次，在適當高度安裝抽提裝置，并連接回流冷凝管，在回流冷凝管內加入適量純凈水，在儀器升溫過程中純凈水會沸騰蒸發通過冷凝管進入圓底燒杯，在蒸餾過程中應進行詳細的數據記錄，當抽提裝置中油量不再發生變化時，停止加熱逐步恢復室溫進行觀察記錄。最后當儀器設備溫度已經完全恢復室溫后，進行油量的讀取工作，讀取完成后妥善處理裝置內油品。

在整個實驗過程中應嚴格遵守操作流程，正確使用各類儀器、實驗設備，用合理的方法完成實驗。實驗過程為，首先將制作完的樣品放入樣品容器內，然后將容器與自動進樣端口相連，啟動氣相色譜儀進行色譜分析。其次，對氣相色譜圖進行分析研究，確定提取時間與提取率之間的關系，最后用FID氫焰離子化驗檢測器進行檢驗。檢驗過程中應注意，不同的樣品應分別使用不同的器皿，并加入適量的蒸餾水進行實驗，并注意柴油樣品在總樣品中所占的百分比，并對其限度范圍進行記錄。

（4）實驗數據分析整理。實驗的最終數據獲取應通過多次實驗完成，避免單一實驗獲取數據，實驗中的數據獲取應準確及時并采用均值的方法來減少數據可能出現的誤差，提高數據獲取質量。在完成原始實驗數據收集后，進行總時間和柴油提取率圖標的繪制，然后對圖表信息進行分析形成油品分析報告。

3 氣相色譜分析法在油品分析中的改進

3.1 閃蒸儀在氣相色譜分析中的應用

氣相色譜分析法因其準確、高效的特點決定，在油品分析中的應用逐漸普及，分析技術與方法也不斷發展和進步，在油品分析中使用閃蒸儀設備，可以讓樣品氣化得更為理想。閃蒸儀器可以在短時間內起到高效氣化的作用，讓樣品中各個組成成分能夠混合更為均勻，從而優化實驗過程，提高實驗質量。

3.2 高純氫發生器在色譜分析中的應用

在使用氣相色譜儀進行油品的常量分析實驗室，多數情況下對載氣、氫氣和空氣沒有極純的要求，一般允許存在部分雜質，同時雜質的存在不會對實驗結果帶來較大的改變。但在微量和痕量分析實驗時，氣體純度如果不能達到標準，實驗結果會存在較大的波動，一般工業制氫可以達到的氣體純度極限為99.999%，仍達不到理想的實驗要求，需要多次實驗才可以獲取實驗結果。而高純氫發生器可以制取純度高達99.999 9%的氫氣，滿足實驗對氫氣純度的需求。海南石化公司在油品分析中首次使用了高純氫發生器，實驗證明使用該設備制取的氫氣進行實驗，檢測靈敏度有了10%左右的提升，峰形也趨于完整的正常狀態，杜絕了基線偏移、假峰、柱流失、柱壽命縮短等不良實驗現象。

3.3 氣相色譜聯用技術

氣相譜技術與其他油品分析方法聯合使用，可以極大地優化分離操作，并提高實驗數據的客觀性與準確性，氣相色譜聯用技術也是近年來氣相色譜油品分析技術主要的發展方向之一，目前主要有氣相色譜與質譜技術聯合用技術、氣相色譜與光譜聯用技術、多技術聯用等幾個發展方向。我國著名學者楊永壇率先提出了氣相色譜、氫火焰離子、流化學發光檢測的聯用技術設想，并經過不斷地技術完善逐步推廣應用。雖然氣相色譜技術作為一種油品分析的定量技術，其技術本身有著很好的兼容性，可以為其他儀器提供高純度、定質量的油樣，但是在多技術聯合中，不同檢測技術對油樣性質需求的差異，仍是制約聯合技術發展的關鍵障礙，需要進一步的研究攻破。

3.4 氣相色譜技術在油品在線檢測的研究進展

油品在線監控與檢測工作最重視檢測時效性與實時性，這對油氣現場組分測定和控制目標油氣含量變換的檢測工作尤為重要，一旦檢測效率過低或檢測準確率不能符合使用要求，在線檢測系統將失去其應用的意義。氣相色譜-質譜聯合檢測法可以實現對93#汽油樣品的在線分析，可以高效地識別油品中27種有機化合物，確定汽油油品的實時品質是否符合要求。

隨著油氣分析技術的不斷發展和進步，氣相色譜技術的分析條件方法研究也有了很大發展。我國學者丁曉敏提出了利用油氣總烴的標準對油氣質量濃度標定的全新方法，有效地提高檢測效率和檢測精度。

4 結語

氣相色譜技術是目前我國油品分析中重要的檢測樣品制造技術，其衍生的多類檢測技術均以氣相色譜技術作為核心。介紹了氣相色譜技術的應用方式以及基本的技術原理。目前我國氣相色譜技術研究進展飛速，逐步向著更快捷、更高效、更靈敏以及與其他設備聯合應用的方向發展，同時相應的計算機色譜圖分析軟件的出現，可以有效地減少色譜分析中人為因素的影響，降低了對操作人員專業知識和經驗的需求，逐步向著自動化色譜分析的方向不斷前進。