红外波谱分析仪

针对炼化企业的智能化建设，均涵盖在工业和信息化部提出的“生产管控”、“设备管控”、“能源管理”、“供应链管理”、“安全环保”和“辅助决策”六个主要业务领域，只是各企业现阶段的侧重点有所不同[1]。图1 工信部提出的石化智能工厂6个主要业务领域 [1] “生产管控”主要指通过生产过程智能化的优化控制，提升操作自动化和实时在线优化水平，炼厂作为生产企业，生产管控智能化在很大程度上决定着炼厂的智能化水平。目前，在大量使用DCS 的现代化炼油装置中，基本都具备了先进过程控制（Advanced Process Control，APC）能力，但随着过程工业日益走向大型化、连续化，对过程控制的智能化提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一种新的控制策略，实时优化（Real-Time Optimization，RTO）技术便应运而生，其能够显著提高生产过程的效益，已经在过程控制领域获得了广泛的应用，是决定炼厂 “生产管控”智能化的重要技术。同时，RTO技术要想顺利实施，必须及时感知生产中的各类过程数据，即离不开过程分析技术（Process analytical technology，PAT）的帮助。PAT过程分析技术的概念最早是由美国食品和药物管理局在2004年引入制药行业的，旨在支持创新和提高药品开发效率，保证药品质量。此后，该技术逐步推广到各个国家的各种生产制造行业，如炼化、食品、饲料等生产行业，其核心是利用在线分析仪监测所有影响最终产品的关键过程参数和质量属性，在线分析仪就是用来在线检测工业生产过程中的原料、中间产品、产品以及相关辅助原料、副产品等物料性能指标的分析仪器。在线分析仪取样分析方式有两种：一是通过探头直接从工艺管线或设备中取样同时进行分析，二是通过快速回路等方式将样品从主管线或设备中引出后取样分析。前者一般不需要或仅进行简单的样品预处理，而后者均需要配备样品预处理系统。炼厂各类油品往往含有从装置或管线中带出的少量固体颗粒及水等杂质，因此较少直接从工艺管线中直接取样进行在线分析，大部分在线分析都是将样品引出后进行。完整的在线分析系统除在线分析仪本身外，样品预处理系统和分析小屋也是其重要组成部分。预处理系统的目的不外乎调节样品环境、净化样品、保护装置等，但针对不同生产领域的样品，如炼油领域和化工领域，预处理系统也存在一定差异。分析小屋的需求一般取决于分析仪本身。样品预处理系统是分析对象进入在线分析仪的前端环节，就炼厂来说，样品预处理系统的目的就是为在线分析仪提供连续的、有代表性的油样，油样状态满足在线分析仪所需的温度、压力、流量、洁净度等要求，从而确保仪器长期可靠运行，减少仪表故障甚至是安全事故的发生。可见样品预处理系统的重要性丝毫不亚于在线分析仪，并且由于样品预处理系统涉及部件较多，集成性往往不如在线分析仪，因此其使用可靠性也低于分析仪。在实际使用中，样品预处理系统所遇到的问题往往比分析仪多，即使使用正常，其维护量也远远高于分析仪本身[2]。在线分析仪一般安装在工业现场，需要为其提供不同程度的气候和环境防护，以确保仪器的使用性能、寿命并便于维护。对分析仪的保护可以采取加装外壳及箱柜、搭掩体以及分析小屋的方式，简单的在线分析仪如电导仪、密度计等可直接依靠外壳、箱柜或掩体防护，但这些防护措施无法或仅能提供简单的环境防护，对仪器及维护人员提供的保护不足。对于在线色谱、在线近红外等需要经常维护且系统复杂、具有重要用途的大型在线分析仪，分析小屋能为其提供可控的操作和维护环境，并可延长使用寿命，降低维护成本。图2 某装置在线近红外分析小屋外景和预处理箱就油品质量性质分析来说，从干气、液化气、轻质油品到重质油品，油品质量性质成百上千，如液化气组成、汽油馏程、航煤冰点、柴油凝点、渣油粘度等等，对应的在线分析仪也很多，这些仪器构成了炼厂在线分析仪的主力军，概括起来可以分为三大类：以在线色谱为代表的组份分析仪；以在线近红外和在线核磁为代表的光（波）谱分析仪；基于常规方法的油品质量在线分析仪表，如在线硫分析仪、在线馏程分析仪等。在线色谱色谱是一种基于对分析样品强大的分离能力来进行定性和定量分析的仪器，在线色谱仪和实验室色谱仪分析侧重点完全不同，前者功能单一，注重自动化、集成度和持续稳定性，对分析速度和安全性要求很高，需配备取样和预处理系统，固定于装置现场，基本无可拆卸部件。而后者往往具备多种可更换部件和扩展功能，分析对象广、检测限低，但分析时间相对较长，需要丰富的人员操作经验。在线色谱仪在石化领域应用主要集中在组成分析，其另一主要功能即模拟馏程分析的应用较少。按照工艺装置来分，在线色谱仪在炼油行业主要应用场所有：催化裂化、催化重整、气体分离、烷基化、MTBE等；在化工行业的主要应用场所有：乙烯裂解、聚丙烯、聚乙烯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯、乙二醇、芳烃抽提等，总体来说在线色谱在化工行业的应用要多于炼油领域。以重整和芳烃联合装置为例，在线色谱主要用来进行物料组成及含量分析，主要应用点有：检测脱戊烷塔顶馏出物中C6组分含量；C4/C5分馏塔液化石油气产品组成；脱戊烷塔底料（芳烃抽提进料）的芳烃（BTX，苯、甲苯、二甲苯）组成；苯抽提塔顶MCP、苯、非芳含量等等。表1 在线色谱在重整和芳烃联合装置上的应用应用点 物料 被测组分 测量目的 催化重整装置 脱戊烷塔顶 C6 减少C6+组分的损失 C4/C5分馏塔液化石油气 C5 控制C5质量分数 脱戊烷塔底 BTX、苯、甲苯、二甲苯 监测重整生成油中BTX纯度 循环氢 CO、CO2、C1- C5 监测循环氢中碳氢化合物杂质 芳烃抽提装置 脱己烷塔顶或塔底 甲基环戊烷（MCP）、苯 了解芳烃抽提进料质量 苯抽提塔顶 MCP、苯、非芳 了解抽提效果 溶剂回收塔顶 甲苯、二甲苯、非芳 了解抽提效果，减少苯损失 在线近红外和核磁在线近红外和核磁共振分析方法均属于波谱分析方法的在线应用，二者均反映化合物的结构信息；二者利用谱图直接进行化合物结构解析和定量分析的能力均有限，通常结合化学计量学方法如主成分分析（PCA）、偏最小二乘（PLS）等建立定性和定量分析模型，来进行样品判别分析或预测和样品化学结构直接或间接相关的性质，如油品的密度、烃类组成、馏程等等；二者在炼油企业原油调合、汽油调合、常减压、催化裂化、催化重整等很多装置上均有应用，分析对象涉及原油、汽柴油、航煤、蜡油等诸多油品；总的来说二者在炼化企业的应用范围和应用模式均有较高的重叠度。虽然应用重叠度较高，但在线近红外和核磁还是有区别，表2列出了两种技术的特点对比。表2 在线近红外光谱与核磁共振谱的对比在线近红外光谱在线核磁共振氢谱化学信息反映的是分子化学键振动的倍频和组合频信息，由分子偶极矩的变化即非谐性产生，主要是含氢官能团的信息，如C-H、N-H和O-H等；光谱范围12000~4000 cm-1，倍频和组合频的化学信息丰富，但有重叠。反映的是氢核对射频辐射（4~60MHz）的吸收，核磁共振氢谱的化学位移与氢核所处的分子结构密切相关，主要是不同化学环境下的氢核信息；相对高场核磁，在线低场核磁的分辨率较低，信号较弱，化学信息量明显减少。定量原理对于汽、柴油、润滑油和原油等复杂混合物，需要采用多元校正方法（如PLS或ANN）建立校正模型。对于汽、柴油、润滑油和原油等复杂混合物，需要采用多元校正方法（如PLS或ANN）建立校正模型。工业现场在线分析技术可采用低羟值的石英光纤，传输距离大于100m；可同时对多路物料进行测量，不需要样品流路切换和清洗；需要一定的预处理。仅一路进样通道采用阀切换方式进行多路测量，存在交叉污染和阀内漏等风险，分析效率相对较低；需要简单预处理。工业应用成熟度已建立完善的原油光谱数据库和汽、柴油光谱数据库；实验室快速分析和工业在线分析应用广泛，工程化成熟度高。工业在线核磁应用起步相对较晚，受外界环境干扰大，导致核磁信号稳定性相对较差；未建立完善的油品数据库，工业应用成熟度和广度相对较低。从谱图的化学信息来看，在线核磁一般为60M左右的低场核磁，所以其谱图包含的组成信息较少。图3 某相同油品在线近红外和核磁谱图比较从仪器硬件来看，国内外知名品牌的在线近红外光谱仪器已有十余家厂商，仪器性能稳定，测量附件齐全，在国内外炼厂已有二十余年的应用历史，售后服务已经规范化和标准化，近红外硬件技术已很成熟。而目前世界范围内只有两家企业提供商用在线核磁共振仪器，应用案例相对较少。工业现场适应性来看，近红外光可以通过光纤进行传输，通过光源分配与多个检测器结合，一台在线近红外光谱仪可以同时对多路样品进行测量，分析效率高。在线核磁技术为避免磁场干扰，一台检测箱中只能安放一套检测仪，使用一根核磁管，通过程控阀组切换的方式实现多路样品轮流检测。由于不能多路同时测量，该技术测量速度相对较慢，同时，阀组长期高频次切换会产生磨损，造成堵塞、内漏、样品交叉污染等诸多隐患。但在分析深色重质油品如原油时，在线近红外对预处理系统的要求比在线核磁要高。最后，从油品谱图数据库来看，不论近红外还是核磁共振技术，数据库的大小和维护都是这类技术的核心。对于近红外光谱技术，由于在石化行业已有近30年的应用，已经建立较为完善的油品近红外光谱数据库，包括原油、石脑油、汽油、柴油、VGO、润滑油基础油等，分析项目涵盖了所有关键的化学组成和物性数据。对于在线核磁共振技术，由于发展时间较短，在炼油企业的应用成熟度和广度不高，尚未开展系统的数据库建立工作。结语相对于欧美等发达国家，过程分析技术在我国石化行业的普及性和投用率都有一定差距，原因是多方面的，主要原因还是维护困难，对操作人员专业知识水平要求较高，以及缺乏相应的标准，很多场合想用在线分析仪而不能用、不敢用。借助国家大力发展智能化炼厂建设的契机，过程分析技术有望在石化行业进入发展快车道。 参考文献[1] 龚燕, 杨维军, 王如强, 等. 我国智能炼厂技术现状及展望[J]. 石油科技论坛, 2018, 3: 29-33.[2] 王森. 在线分析仪器手册[M]. 1版. 北京: 化学工业出版社, 2008.作者：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院 陈瀑

第六届“科学仪器优秀新产品”评选活动于2011年3月份开始筹备，截止到2012年2月10日，共有257家国内外仪器厂商申报了533台2011年度上市的仪器新品。经仪器信息网编辑初审、2012中国科学仪器发展年会新品组委会初评，在所有申报的仪器中约有三分之一进入了入围名单。 　　本届新品评审专业委员会邀请了超过60位业内资深专家按照严格的评审程序，对入围的新品进行网上评议。最终获奖的仪器将在“2012年中国科学仪器发展年会”上颁发证书，并在多家专业媒体上公布结果。 　　2011年度共申报了43台光谱类仪器，其中23台入围；2011年度共申报了17台X射线类仪器，其中10台入围；2011年度共申报了4台波谱仪器，其中3台入围。现公布“光谱、X射线、波谱类”仪器入围名单，排名不分先后。 仪器名称 型号 创新点 上市时间 公司名称 PerkinElmer等离子体发射仪 Optima 8000 查看 2011年3月 珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer） 电感耦合等离子体发射光谱仪 ICP-5000 查看 2011年12月 聚光科技（杭州）股份有限公司 电感耦合等离子体扫描型发射光谱仪 ICP-2011 查看 2011年10月 北京东西分析仪器有限公司 安捷伦 4100 微波等离子体原子发射光谱仪 MP-AES 4100 查看 2011年9月 安捷伦科技有限公司 火花直读光谱仪 1000型 查看 2011年1月 北京纳克分析仪器有限公司 台式直读光谱仪 FOUNDRY-MASTER Xpert 查看 2011年9月 牛津仪器（上海）有限公司 新一代火花直读光谱仪SPECTROLAB SPECTROLAB 查看 2011年6月 德国斯派克分析仪器公司 金属原位分析仪 OPA-200 查看 2011年11月 北京纳克分析仪器有限公司 PerkinElmer 原子吸收光谱仪 PinAAcle 900 查看 2011年3月 珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer） 铅镉测试专用仪 SP-3882AAS 查看 2011年10月 上海光谱仪器有限公司 PerkinElmer 红外光谱仪 Frontier 查看 2011年3月 珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer） WQF-520A傅立叶变换红外光谱仪 WQF-520A 查看 2011年8月 北京北分瑞利分析仪器（集团）公司 Cary630傅里叶变换红外光谱仪 Cary 630 查看 2011年9月 安捷伦科技有限公司 Agilent 手持式红外分析系统-4100 EXCOSCAN手持式现场测量傅里叶变换红外光谱仪 4100 查看 2011年9月 安捷伦科技有限公司 紫外可见分光光度计UV-2600/2700 UV-2600/2700 查看 2011年10月 岛津企业管理（中国）有限公司/岛津（香港）有限公司 Eppendorf BioSpectrometer紫外/可见光分光光度计 BioSpectrometer 查看 2011年11月 艾本德中国有限公司 紫外-可见分光光度计 Ultra-6000 查看 2011年6月 北京普源精电科技有限公司 超微量紫外可见分光光度计 B-500 查看 2011年12月 上海元析仪器有限公司 Aqualog® 吸收和三维荧光扫描光谱仪 Aqualog® 查看 2011年10月 法国HORIBA JobinYvon S.A.S(HORIBA Scientific) 宝石专用拉曼光谱仪 Gem Ram 查看 2011年7月 必达泰克光电科技（上海）有限公司 STS STS 查看 2011年7月 海洋光学亚洲分公司 超高灵敏度的光纤光谱仪 AvaSpec-ULS2048x16 查看 2011年1月 北京爱万提斯科技有限公司 高性能影像校正光谱仪 OmniEvo“谱王” OmniEvo 查看 2011年5月 北京卓立汉光仪器有限公司 1000W波长色散X射线荧光光谱仪（WDXRF） 1000W 查看 2011年10月 深圳市华唯计量技术开发有限公司 波长色散X射线荧光光谱仪 XF-8100型 查看 2011年1月 北京东西分析仪器有限公司 SUPER XRF 2400 SUPER XRF 2400 查看 2011年1月 江苏天瑞仪器股份有限公司 E 3 Epsilon3 查看 2011年3月 荷兰帕纳科公司 Ux-230 XRF(能量色散X荧光光谱仪) Ux-230 查看 2011年6月 深圳市华唯计量技术开发有限公司 第二代手持式X荧光光谱仪-xSORT 环境重金属监测 SPECTRO xSORT 环境重金属监测 查看 2011年10月 德国斯派克分析仪器公司 用于检测大米中的镉　X射线荧光检测仪器SEA1300VX 查看 2011年7月 精工盈司电子科技（上海）有限公司 Niton FXL X射线现场实验室 Niton FXL 查看 2011年4月 赛默飞世尔科技便携式元素分析仪（东莞代表处） 手持式四代X荧光分析仪系列 Genius XRF 查看 2011年7月 江苏天瑞仪器股份有限公司 D8 Venture X射线单晶衍射仪 D8 Venture 查看 2011年8月 德国布鲁克AXS北京代表处（BRUKER AXS GMBH） picoSpin核磁共振波谱仪 picoSpin 查看 2011年3月 北京中科科尔仪器有限公司 含天然气水合沉积物核磁共振测试系统 miniMR60 查看 2011年11月 上海纽迈电子科技有限公司 微型电子自旋共振波谱仪 Micro-ESR 查看 2011年5月 上海加美华科贸有限公司 　　本次新品申报得到广大仪器厂商的积极响应，申报仪器数量较去年大幅增加。需要特别指出的是，有些厂商虽然在网上进行了申报，但在规定时间内没有能够提供详细、具体的仪器创新点，有说服力的证明材料以及详细的仪器样本，因此这次没有列入入围名单。另外，由于本次参与申报的厂家较多，产品涉及门类也较多，对组织认定工作提出了很高的要求，因此不排除有些专业性很强的仪器没有被纳入进来。 　　所有入围新品的详细资料都可以在新品栏目进行查阅，如果您发现入围仪器填写的资料与实际情况并不相符，或并非2011年上市的仪器新品，请您于2012年3月5日前向“年会新品评审组”举报和反映情况，一经核实，新品评审组将取消其入围资格。 　　传真：010-82051730 　　Email：xinpin@instrument.com.cn 　　点击查看所有仪器新品

仪器信息网讯 第八届&ldquo 科学仪器优秀新产品&rdquo 评选活动于2013年3月份开始筹备，截止到2014年2月28日，共有247家国内外仪器厂商申报了561台2013年度上市的仪器新品。经仪器信息网编辑初审、2013中国科学仪器发展年会新品组委会初评，在所有申报的仪器中约有三分之一进入了入围名单。 　　本届新品评审专业委员会邀请了超过60位业内资深专家按照严格的评审程序，对入围的新品进行网上评议。最终获奖的仪器将在&ldquo 2014年中国科学仪器发展年会&rdquo 上揭晓并颁发证书，评审结果将在多家专业媒体上公布。 　　本届申报的新品中共有22台2013年度上市的光谱仪器、6台2013年度上市的X射线类仪器、4台2013年度上市的波谱仪器进入入围名单，入围名单如下(排名不分先后)： 仪器名称 型号 创新点 上市时间 公司名称 分子光谱 759S紫外可见分光光度计 759S 查看 2013年12月 上海棱光技术有限公司 新一代 高智能 紫外可见分光光度计 SPECORD® 50 PLUS SPECORD 50 PLUS 查看 2013年1月 德国耶拿分析仪器股份公司 纳米傅里叶红外光谱仪 Neaspec 查看 2013年12月 QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）有限公司 傅里叶变换红外光谱仪IRTracer-100 IRTracer-100 查看 2013年11月 岛津企业管理（中国）有限公司/岛津（香港）有限公司 DairyGuard 奶粉分析仪 DairyGuard 查看 2013年10月 珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer） IDRaman迷你手持式拉曼系统 IDRaman mini 查看 2013年5月 海洋光学亚洲分公司 便携式稳频激光拉曼光谱仪 ProTT-EZRaman A 查看 2013年5月 赛伯乐（北京）仪器有限公司 空间位移拉曼光谱 Insight 100 查看2013年3月 皆能(亚洲)有限公司 一体化稳态瞬态荧光光谱仪FS5 FS5 查看 2013年10月 英国爱丁堡仪器公司 Orient KOJI 积分球荧光光谱仪 QY-2000 查看 2013年6月 天津东方科捷科技有限公司 光电二极管阵列(PDA)紫外-可见分光光度计 S-3100 查看 2013年6月 兴和仪器（上海）有限公司 CO2稳定同位素比红外光谱仪 Delta Ray 查看 2013年12月 赛默飞色谱质谱及痕量元素分析 原子光谱 ZA3000原子吸收分光光度计 ZA3000 查看 2013年3月 日立高新技术公司 iCAP 7000 ICP OES iCAP 7000 查看 2013年6月 赛默飞色谱质谱及痕量元素分析 PQ9000 高分辨率ICP-OES PQ9000 查看 2013年9月 德国耶拿分析仪器股份公司 Prodigy7 等离子体发射光谱仪 Prodigy7 查看 2013年10月 利曼中国 便携式直读光谱仪Smart PMI-Master Smart 查看 2013年10月 牛津仪器（上海）有限公司 全谱直读光谱仪(FMC) FOUNDRY-MASTER Compact 查看 2013年2月 牛津仪器（上海）有限公司 LC AFS6000液相色谱原子荧光联用仪 LC AFS6000 查看 2013年12月 北京海光仪器公司 RGF 8780原子荧光光度计 RGF 8780 查看 2013年10月北京锐光仪器有限公司 其他光谱 CHEMREVEAL&trade LIBS台式激光诱导击穿光谱元素分析仪 3966 查看 2013年4月 美国TSI集团中国公司 MicOS显微光谱测量系统 MicOS 查看 2013年9月 法国HORIBA JobinYvon S.A.S(HORIBA Scientific) 波谱 ProPulse 核磁共振波谱仪 Agilent ProPulse 查看 2013年12月 安捷伦科技(中国)有限公司 Ascend Aeon900超导磁体核磁共振谱仪 Ascend Aeon 900 查看 2013年7月 布鲁克（北京）科技有限公司 无需冷剂的台式磁共振分析仪(NMR)__Pulsar NMR Pulsar 查看 2013年5月 牛津仪器（上海）有限公司 picoSpin 80 核磁共振波谱仪 picoSpin* 80 查看 2013年8月 赛默飞世尔科技分子光谱 X射线仪器 X射线荧光分析仪 MESA-50 查看 2013年6月 HORIBA,LTD株式会社堀场制作所 XF－8100波长色散X射线荧光光谱仪 XF－8100 查看 2013年4月 北京东西分析仪器有限公司 便携式高清X射线荧光光谱仪 HD Mobile 查看 2013年1月 皆能(亚洲)有限公司 能量色散型X射线荧光分析装置 EDX-8000 查看 2013年10月 岛津企业管理（中国）有限公司/岛津（香港）有限公司 Epsilon1台式XRF能谱仪一体机 Epsilon1 查看 2013年10月 荷兰帕纳科公司 便携式能量色散X荧光光谱仪 SPECTROSCOUT 查看 2013年4月 德国斯派克分析仪器公司 　　本次新品申报得到广大仪器厂商的积极响应，申报仪器数量与2012年度上市新品基本持平。需要特别指出的是，有些厂商虽然在网上进行了申报，但在规定时间内没有能够提供详细、具体的仪器创新点说明，有说服力的证明材料以及详细的仪器样本，因此这次没有列入入围名单。另外，由于本次参与申报的厂家较多，产品涉及门类也较多，对组织认定工作提出了很高的要求，因此不排除有些专业性很强的仪器未被纳入评审范围。 　　该入围名单将在仪器信息网进行为期10天的公示。所有入围新品的详细资料均可在新品栏目进行查阅，如果您发现入围仪器填写的资料与实际情况不符，或非2013年上市的仪器新品，请您于2014年3月21日前向&ldquo 年会新品评审组&rdquo 举报和反映情况，一经核实，新品评审组将取消其入围资格。 　　传真：010-82051730 　　Email：xinpin@instrument.com.cn 　　查看更多科学仪器优秀新品