原料石脑油中PONA与芳潜检测方案(红外光谱仪)

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近红外光谱法快速检测重整工艺原料石脑油PONA与芳潜 仇士磊 沈玉柱 济南弗莱德科学仪器有限公司，济南250001 摘要：采用自行研制的油品综合快速分析仪采集重整工艺原料石脑油的光谱，使用气相色谱仪采用标准方法测定样品的PONA与芳潜作为基础数据，利用自行开发的化学计量学软件建立PONA与芳潜的数学模型，即可快速、准确的测定重整工艺原料石脑油的PONA与芳潜含量，实验结果表明，自行研制开发的油品快速分析仪与标准方法测定的PONA与芳潜含量具有良好的一致性，可以较好满足重整工艺原料石脑油的PONA与芳潜含量的测量需求。 关键词：近红外光谱法；油品综合快速分析仪；重整工艺原料；石脑油；PONA；芳潜 原料石脑油进厂检测是重整工艺的重要环节，正常生产状态下一次来料数十上百槽车，很难对每灌（车）原料车做到全部检测，常规方法是抽检或混检，但此方法很难保证每车原料的产品质量，进厂原料存在不合格的风险。且传统方法耗时较长，易造成大量的槽车在厂区滞留，影响企业的正常运行。近红外光谱作为一种快速高效的分析技术已经在石油化工领域广泛的应用[1]，给工业生产带来了巨大的经济效益[2]。油品综合快速分析仪采用专利的动态准直电磁式干涉仪和高精度波长定标系统，保证了波长的准确性和长时间运行的稳定性与重现性，1 min.内即时间可完成PONA(nP一正构烷烃、iP一异构烷烃、O一烯烃、N一环烷烃、A一芳烃)与芳潜等几十个项目的测定，具有高效、准确、成本低、降低原料检测的劳动强度的特点，大大加快原料进厂速度，可对进厂原料做到100%全检，从而保障了重整原料质量稳定性。 1试验部分 1.1 仪器 FISA-2000 油品综合快速分析仪（济南弗莱德科学仪器有限公司研制，该仪器采用美国Thermo Fisher公司生产的光谱仪器平台），光谱测量范围4000-10000 cm-1，InGaAs检测器。Agilent-7890B GC(美国Agilent公司生产） 1.2样品来源与基础数据测定 石脑油样品来自中石油、中石化及山东地炼多家石化企业，PONA与芳潜数据由Agilent- 7890B GC依据SH/T 0714-2002标准（石脑油中单体烃组成测定法 毛细管气相色谱法）[3]测定。分析软件依据GB/T 29859-2013[4]建立数学分析模型。 1.3光谱采集 设置仪器分辨率为8 cm-1，扫描次数32次取平均得到平均光谱，自动背景扣除，样品加入5 mm光程试管，放入弹出式进样器，完成光谱采集。 1.4校正模型建立 以GB/T 29859-2013为基础，使用自行研制的化学计量学软件，将PONA与芳潜数据与光谱进行偏最小二乘回归，采用交互校验法预测残差平和(PRESS)确定最佳主因子，建立校正模型。 2 结果与讨论 2.1 波长范围的选择 样品的基团信息在近红外光谱的多个波段内都有响应，为最大限度提取有效光谱光谱信息、提高分析模型质量，优化了建模的光谱范围，优选最佳的波段范围为4440-8800 cm-1。 2.2方法准确性实验 选取未参与建模的5个未知样品，以校正模型进行盲测预测，与色谱法得到的测定值进行偏差计算，模型效果及盲测偏差结果见表1。说明NIR方法较国标方法具有更好的再现性。 表1 NIR分析仪测定结果与气相色谱测定结果对比 族组成 相关系数 主因 子数 标准偏差 最大偏差 族组成 相关系数 主因 子数 标准偏差 最大偏差 芳潜 0.9895 9 0.16 0.45 C8芳烃 0.9723 15 0.25 0.32 C3正烷烃 0.9035 15 0.18 0.28 C8环烷烃 0.9805 15 0.44 0.75 C4异构烷烃 0.9757 5 0.12 0.17 C8异构烷烃 0.9865 13 0.44 0.56 C4正烷烃 0.9108 8 0.24 0.39 C8正烷烃 0.9704 9 0.40 0.67 C4总 0.9997 11 0.31 0.42 C8总 0.9490 15 0.48 0.69 C5环烷烃 0.8743 15 0.13 0.17 C9芳烃 0.9730 15 0.52 0.55 C5异构烷烃 0.9483 12 0.14 0.24 C9环烷烃 0.9854 12 0.40 0.47 C5正烷烃 0.9757 12 0.42 0.83 C9异构烷烃 0.8498 9 0.11 0.18 C5总 0.9592 12 0.27 0.48 C9正烷烃 0.9692 12 0.68 1.35 C6芳烃 0.9780 12 0.04 0.05 C9总 0.9987 9 0.69 0.95 C6环烷烃 0.9864 12 0.06 0.10 C10芳烃 0.9865 15 0.07 0.20 C6异构烷烃 0.9581 15 0.10 0.22 C10环烷烃 0.9962 7 0.16 0.20 C6正烷烃 0.9754 15 0.19 0.37 C10异构烷烃 0.9477 15 0.69 0.81 C6总 0.9701 12 0.29 0.39 C10正烷烃 0.8870 10 0.26 0.37 C7芳烃 0.9904 12 0.12 0.34 C10总 0.9993 10 1.19 1.59 C7环烷烃 0.9854 10 0.73 0.88 芳烃总 0.9717 9 0.30 0.62 C7异构烷烃 0.9693 6 0.39 0.73 环烷烃总 0.9878 8 0.26 0.50 C7正烷烃 0.9717 7 0.17 0.52 异构烷烃总 0.9987 9 0.99 1.29 C7总 0.9945 7 0.25 0.38 正烷烃总 0.9902 8 1.09 1.23 2.3方法重复性实验 使用建立的校正模型对石脑油样品重复测量7次获取PONA与芳潜含量并计算标准偏差，结果表明近红外方法较国标方法具有更好的重复性。 3结论 使用自主研发的油品综合快速分析仪及配套化学计量学软件建立了快速检测重整工艺原料石脑油中PONA与芳潜指标的方法。此方法具有较好的准确性与重复性，可满足重整工艺原料石脑油进厂的测量需求。与传统方法相比，该方法快速、高效、准确、环保、安全，是石化行业产品分析方法的有力补充。 [参考文献] [1]袁洪福，陆蜿珍.近红外光谱分析技术正在快速进入石油化工领域[J]石油炼制与化工1998.29(9):47～50 [2]徐广通,袁洪福,陆婉珍. 现代近红外光谱技术及应用进展[J]光谱学与光谱分析 2000，20（2）,131 [3]SH/T 0714-2002石脑油中单体烃组成测定法(毛细管气相色谱法) [4]GB/T 29859-2013 分子光谱多元校正定量分析通则 使用自主研发的油品综合快速分析仪及配套化学计量学软件建立了快速检测重整工艺原料石脑油中PONA与芳潜指标的方法。此方法具有较好的准确性与重复性，可满足重整工艺原料石脑油进厂的测量需求。与传统方法相比，该方法快速、高效、准确、环保、安全，是石化行业产品分析方法的有力补充。