为什么要在原油中测量盐?研发一种创新的手持仪器，可以随时随地测量盐的含量

在机械和管道中常用的一种材料是铁。与其他金属相比，铁有许多不同的优点，比如抗压强度高，易于机械加工，以及当与不同的化合物混合时能够形成不同类型的铸铁和钢。

由于这些原因，铁通常用于机械，发动机和管道，但它具有一个弱点，这是腐蚀/生锈的影响[10]。对于发生生锈，必须存在氧气和水。当铁分子与水接触时，铁原子损失导致它电离的电子，导致铁与水反应，使氢氧化铁化合物或锈蚀。盐的方式有助于加速该过程，通过形成电解质溶液，这可以使电子能够更容易地实现，最终能够激增铁的初始过程[1]。因此，重要的是要考虑铁易受生锈的领域，导致昂贵的维修费用。在石油工业中，当其运输时，有关原油中的盐和水浓度的严格规则[3]。这样的推理就是水和盐可以乳化成原油，并且当它与任何钢接触时，盐和水混合物会导致钢生锈。2020年，美国每天平均每天1812万桶石油[2]。该石油量每天都要精制。当原油从地面泵送时，它将含有气体，水，污垢和氯化物盐和其他矿物质的混合物。 There are strict regulations on the transport of oil and salts in the crude oil. If the salts and water are not removed at an early stage, it will cause corrosion of the refinery, scale formation and catalyst deactivation [3].
这可能会导致炼油厂在更换部件时不得不暂停一段时间，随着时间的推移，成本可能会变得昂贵。有时运输管道会发生腐蚀，这可能会导致石油泄漏，比如2015年加州圣巴巴拉附近的Refugio海滩石油泄漏。此次泄漏导致约38.3万升原油流入海洋。这是一个直接的结果，管壁生锈到1.5毫米，管道爆裂，从大量的石油泵通过它[8]。

原油是由数百万年前水生动物的遗骸制成的。随着时间的推移，沙子、岩石和淤泥堆积在遗骸上，造成了压力。来自地球的热量和不断上升的压力使残留物变成碳氢化合物，这些碳氢化合物可以提炼成汽油、喷气燃料、润滑油等。水和盐通过这种方式乳化成原油。由于盐和水的混合物会导致任何钢铁生锈，所以在原油被输送到炼油厂之前，尽可能多地去除盐和水是很重要的。盐的安全浓度被认为是低于每千桶一磅盐(PTB)，这是允许在钢管中运输的最低盐量。在大多数情况下，盐和水在被抽离地面的地方被抽走。从原油中除去盐和水的过程称为原油脱盐。这个过程有两种版本，一步脱盐法和两步脱盐法。每道工序都需要一种化学破乳剂来帮助分解乳剂，然后将一股淡水与原油混合，送入一系列静电分离器(其数量由步骤数决定)。

取决于所选择的方法，单步脱盐过程能够在原油中除去大约90％的盐和水，而两步过程可以去除高达99％的混合物。运行静电隔板时，必须使用的电压约为12,000至35,000伏[3]。所有这些化合物生产最终精制油产品的成本。这不是占其他矿物质，气体和碎片，可以溶解并与必须在原油可以加工之前除去的原油混合。
为了测试原油中溶解的盐的量，有一种美国标准测试方法(ASTM)，用来测试盐的浓度。该试验被标记为ASTM D3230原油中盐的标准试验方法(电测法)。该测试方法设计用于在0 - 500mg /Kg或0 - 150ptb范围内测试原油中氯化物盐的近似浓度。该测试包括一个已均匀化的原油样品和两个电极放在样品中。施加在电极上的电压产生流过样品的电流，流过样品的电流被测量。为了找到样品中盐的含量，有一种校准曲线，即流过样品的电流与现有混合物中的氯离子浓度之间的关系。
在进行测试时，使用二甲苯和醇类清洁使用过的仪器并进行实验是很重要的。测试必须在用二甲苯或酒精清洗过的100毫升烧杯中进行。测试开始时，将10ml原油与65ml二甲苯混合。烧杯的其余部分填入由63体积的丁醇和37体积的无水甲醇组成的乙醇溶剂。同样，如果混合了大量的这种混合物，加入3毫升的水到混合物中。一旦所有的液体在烧杯中混合，并让混合物静置几分钟，电极就可以放入溶液中，用来进行测试的仪器可以继续测量流过混合物的电流。为了计算溶液中的盐量，可以使用校准表中测量到的盐浓度，单位为g/m3或PTB，并根据校准表的单位使用以下公式:

X和Y分别为g/m3和PTB的盐浓度。所得到的测试在20个[6]中正确运行一个案例时具有重复性和重现性。
一种能够运行ASTM D3230测试的仪器是Koehler仪器有限公司的K23060盐在Koehler仪器公司的粗睾。该仪器不仅能够进行ASTM D3230测试，而且能够测量样品的温度和进行ASTM测试的同一样品的pH值。该仪器还具有耗尽Lipo电池的能力，并存储12个不同的测试结果。一些还能够进行测试的仪器需要使用校准曲线。仪器可以使用电导率值和样品的温度自动计算盐的浓度。此外，该仪器允许自校准来解释任何变化，而无需重新进入温度曲线。本机上的TFT-LCD显示器能够显示所有结果以及电池电量，日期和时间[7]。
从地面抽出原油时，了解原材料的化学物质的重要性是要知道的重要性。如腐蚀管中溶解在水中的氯盐等化学物质可以通过腐蚀管损坏精炼过程中使用的昂贵设备，并且能够形成鳞片形成并使炼油厂中使用的任何催化剂进行失去[3]。有许多方法可以在原油中取出盐和水，然后才能进入炼油厂。这些过程可能会变得昂贵并增加精制油的最终成本。在使用之前了解原油的所有化学性质，可以帮助预测以最具成本效益的方法改进它的最佳方式。像ASTM D3230一样的测试可以帮助获得原油的盐浓度的理解。这将通过让工程师知道原油具有高盐浓度，帮助保持所有齿轮的寿命，因此它们可以在油田上设置脱机。来自Koehler仪器公司的K23060等仪器可以进行该测试，并提供原油的许多不同重要的化学性质。测量测试无疑可以节省利润和时间长期，因为先发制人的原油盐浓度允许适当利用海水淡化方法，以防止设备腐蚀[3]。

关于作者

Raj Shah博士是纽约Koehler Instrument Company的董事，他在那里工作了20年。他是IChemE、CMI、STLE、AIC、NLGI、INSTMC、物理研究所、能源研究所和皇家化学学会的院士。作为美国材料试验协会鹰奖的获得者，Shah博士最近合编了畅销书《燃料和润滑油手册》，详细内容可在以下网站查阅
ASTM期待已久的燃料和润滑油手册第二版现已发售- 2020年7月15日- David Phillips -石油工业新闻文章- Petro Online (petro-online.com)
来自宾夕法尼亚州立大学的化学工程博士学位，伦敦特许经营学院的研究所，Shah博士也是一位与科学委员会的特许科学家，一个拥有能源研究所和一个拥有的特许工程师的特许石油工程师工程委员会英国。Shah博士最近获得了美国最大的工程学会Tau Beta PI的“知名工程师”的兴奋。他是农业大学董事会咨询委员会
(机械技术)、宾夕法尼亚州立大学(SEDTAPP)、奥本大学(摩擦学)和石溪大学(化学工程/材料科学与工程)。
Raj是纽约州立大学石溪分校材料科学与化学工程系的兼职教授，他发表了450多篇论文，并在石油领域活跃了30年。更多关于Raj的信息可以在
Koehler Instrument Company总监Raj Shah博士颁发了多种Accolades Petro Online（Petro-inline.com）
Gleb Khlebutin先生和Blerim Gashi先生是纽约州立大学(State University of New York)化学工程专业的学生，Raj Shah博士是该校外部咨询委员会的主席。他们也是Koehler Instrument公司不断发展的实习项目的一部分，该公司位于纽约Holtsville，鼓励学生更多地了解石油和石化工程的世界。

参考

[1] Gillespie，C.，“盐水生锈金属的”如何？“，2018年4月，https：//sciencing.com/salt-water-rust-moltals-5150093.html。
[2] U.S. Energy Information Administration, “Oil and Petroleum Products Explained, Use of Oil”, May 2021, https://www.eia.gov/energyexplained/oil-and-petroleum-products/use-of-oil.php.
[3] Pereira, J.， Velasquez, I.， Blanco, R.， Sanchez, M.， Pernalete, C.， and Canelon, C.，“原油脱盐过程”，2015年9月，https://www.intechopen.com/chapters/48963。
[4]美国能源情报署，“石油和石油产品解释，什么是原油和石油产品?”， 2021年7月，https://www.eia.gov/energyexplained/oil-and-petroleum-products/。
[5]麦肯锡公司，“能源洞察，德萨尔特”https://www.mckinseyenergyinsights.com/resources/refinery-reference-desk/desalter/。
[6]“原油中盐的标准试验方法(电测法)”，ASTM，代号D3230 - 10。
[7]“粗析仪和隔离电导率，pH和温度测量 - 技术数据表”，Koehler仪器有限公司，K23060。
[8]《卫报》，“加州石油泄漏管道锈迹斑斑”，2015年6月，https://www.theguardian.com/environment/2015/jun/04/us-oil-pipeline-left-to-rust-to-paper-thin-before-145km-pacific-ocean-slick。
[9]国家海洋和大气管理局，“Refugio海滩漏油事件”，2021年6月，https://darrp.noaa.gov/oil-spills/refugio-beach-oil-spill。
[10] Shafi, M.，“铸铁:性能、类型、优缺点和应用”，https://mechanicalenotes.com/cast-iron/

数据列表

图1. Gopal，R.，“21种腐蚀与失败”，3月2021年3月，https：//www.corrosionpedia.com/21-types-of-pipe-corrosion-failure/2/1484
图2:Pereira, J.， Velasquez, I.， Blanco, R.， Sanchez, M.， Pernalete, C.，和Canelon, C.，“原油脱盐过程”，2015年9月，https://www.intechopen.com/chapters/48963。
图3：“粗原油分析仪和隔离导电性，pH和温度测量 - 技术数据表”，Koehler仪器有限公司，K23060。