哪些仪器和技术用于燃料，石化和油分析？

从确定炼油厂的适用性到评估溢出后的环境损害，分析仪器和技术都用于多种油分析应用。虽然原油主要由碳氢化合物组成（约13％的氢气和85％的碳），但它还包含硫，氮，氧气和金属等元素的痕迹。

这些元素的浓度很小，但对石油的物理和化学成分可能产生重大影响。石油分析在帮助科学家解开样品的独特特征方面起着关键作用。数据用于告知和教育决策者，无论是钻井网站的项目经理还是泄漏响应技术人员。

制图原油化学

原油烃的分子结构取决于有机物的起源。例如，源自植物物质的烃可能与浮游生物的结构不同。在碳氢化合物形成过程中施加的热和压力的强度也会影响原油的特征。

形成发生在数百万年的时间里，因此碳氢化合物结构之间存在显着差异。例如，市场上一些最轻的油的碳氢化合物浓度高达97％。相比之下，较重的油可能仅包含50％的碳氢化合物和较高浓度的其他元素，例如金属，硫和氮。

单个原油样品包含数百种不同的化合物并不罕见。在不同的油之间种类繁多，分析是基本的。结果，分析仪器和技术是石油行业的支柱。下面，我们仔细研究了用于油分析的一些方法。

气相色谱法

气相色谱（GC）是石油分析师可用的最有价值的工具之一。在石油行业中，该技术用于分析原油以及精制产品，石化，天然气和液化石油气。称为气相色谱的高度专业的仪器用于进行GC分析，并解锁有关石油特征的有价值数据。

气相色谱仪配备了与气态溶质相互作用的探测器，这些探测器是从主列释放出来的。检测器使用这些反应创建电子信号。然后将该电子信号发送到数据系统，该数据系统创建色谱图。色谱图中的模式揭示了样品中不同的组件。

GC探测器因仪器而异。火焰电离探测器（FID）在GC中广泛使用，因为它们能够检测含有碳原子的化合物。其他选项包括催化燃烧探测器（CCD），火焰光度检测器（FPD），放电电离检测器（DID），氦离子化探测器（HID）和电子捕获探测器（ECD）。

气相色谱应用的一些示例包括：

• 检测化学元素的浓度至百万（PPM），零件为十亿（PPB）和千分之一（PPT）
• 进行构图分析
• 建立样品的纯度
• 检测样品中的污染物
• 识别和量化样品中的不同组件

ASTM International提供了多种气相色谱测试方法，旨在使该过程尽可能简单和可靠。其中包括ASTM D1945-14（2019）通过气相色谱法分析天然气的标准测试方法。ASTM D2360通过气相色谱法中单核芳族烃中痕量杂质的标准测试方法是另一种流行技术，“涵盖了总非芳基烃的确定，以及在甲苯和混合Xylenes的纯度和Xylenes中，痕量的单核芳族芳基碳纤维的痕量。”

综合二维气相色谱法

综合的二维气体色谱法（GCXGC）正在迅速确立自己的石油分析技术。功能强大的超敏感技术使用一对具有不同相位选择性的列。Agilent Technologies是GCXGC技术的先驱，并预测该方法将“为石化成分分析设定新标准”。

飞行质谱时间

飞行质谱时间（TOF）的时间是基于质量影响离子行进速度的原理。该技术使用电场来加速离子并建立动能的基础水平。一旦所有离子都具有相同的电荷，就会使用飞行测量分析仪来测量速度并跟踪每个离子进入检测器所需的时间。这被称为飞行测量时间，用于建立质量到电荷比并识别单个离子。

近红外分析

近红外（NIR）分析是映射油的烃组成的有用技术。该方法在精炼厂中特别有用，在炼油厂中，采样界面用于在整个精炼过程中生成实时数据。这包括监视感兴趣的参数，例如苯和丁烷含量，以及研究辛烷值等级。

许多炼油厂使用NIR光谱仪在燃油混合过程中监测重新升高。在催化裂纹过程中产生了汽油混合量，是成品汽油的组成部分。随着过程的进行，NIR分析用于监测重新印象中石蜡，异丙糖，烯烃，午睡和芳香族（Piona）的水平。

在生物柴油炼油厂，NIR光谱仪用于计算原料的碘值（IV）。这些仪器允许分析师跟踪不饱和脂肪酸的浓度，数据用于预测成品生物柴油产品的干燥能力和氧化特性。

热分析

热分析技术用于表征石油产品，并创建其化学和物理特性的详细“指纹”。这些技术用于分析各种不同的材料，包括原油，精制汽油和柴油，液态石油，馏出物，润滑剂，煤炭，聚合物和其他产品。

差异扫描量热法（DSC）是分析师可用的最有用的技术之一，具有高度专业化的仪器，用于测量热流速，因为样品暴露于恒温。该技术是快速，可靠的，可很好地了解石油和其他碳氢化合物衍生产品的化学和物理性质。

热重量分析（TGA）是一种用于计算样品的热稳定性的流行技术。热重分析仪用于记录样品暴露于高温时发生的重量变化。

在汽车和机械产业中，热分析技术特别有用。润滑油是汽车发动机和重型机械的命脉，这使得质量和性能成为运营商的重中之重。热方法用于监测润滑油中发现的重要挥发性成分的蒸发并检测粘度增加。基于温度的技术（例如TGA和DSCD）也用于监测润滑油中的烟灰浓度，并获得对发动机健康状况的宝贵见解。

二维液相色谱

二维液相色谱（2D-LC）是改变石油分析部门的最新技术之一。该方法用于石油和石化研究，依赖于复杂的仪器和软件。注入2D-LC系统后，油样品通过双液相分离阶段。这种多维方法使科学家可以分析和表征复杂的石油样品，包括生物油和沥青级分。2D-LC也足够敏感，可以检测石油残基中的单个金属。

2D-LC技术将在即将到来的PEFTEC会议, with Dr Matthias Pursch set to discus the topic in more detail in his seminar, ‘Review of two-dimensional liquid chromatography for advanced structure analysis in petrochemical research.’ Hosted in Rotterdam, the industry event brings together the brightest minds in the petroleum, petrochemical, chemical and refining industries. Industry leaders will descend on the Dutch port city for two days of keynote lectures, seminars, presentations and panel discussions. Events will cover multiple themes, including applications, regulation, policy and compliance, industrial case studies and new and emerging technologies.

环境研究的石油分析

石油分析技术不仅在石油和石化行业中使用。在书里水分析|石油污染，作者M. Fingas聚焦在环境应用中使用气相色谱法。在世界范围内，环境实验室依靠GC对漏油样品进行专门的化学分析。

Fingas写道：“环境样本中油的表征对于评估环境破坏以及选择适当的响应和清理措施很重要。”“泄漏源的识别对于解决责任和薪酬问题也很重要。还可能需要石油烃分析来确定源周围的浓度，例如油平台或管道。”

预测油风化图案

除了评估初始损害外，GC数据还用于预测油在渗透自然环境后将经历哪些物理和化学变化。该过程称为风化，由诸如乳化，蒸发，溶解，分散，氧化和微生物降解等因素驱动。石油分析有助于环境科学家预测石油将如何行为并制定强大的管理策略。

在油分析中测试的所有参数中，润滑性是最重要的之一。了解有关Koehler仪器公司专家Raj Shah和Alexandra Przyborowski的下一代方法的更多信息“测试柴油燃料的润滑性的最新进展。”