近红外光谱分析技术在油品领域的应用

聚光科技(杭州)股份有限公司 卢福洁，狄艳全

通过对近红外光谱分析技术原理、分析过程及油品分析解决方案的介绍，指出Sun NIR系列近红外分析仪的优点及其广泛适用于多领域的特点。

在石油化工行业，分析效率和准确率是企业面临的两个重要问题。由于石化产品种类复杂，检测参数众多，传统的分析检测技术(如滴定法、色谱法、辛烷值机等)耗时长、费用高，往往不能够对产品实时进行检测。利用近红外分析技术，能够快速地同时检测出多种产品的多个参数，从而优化工艺生产，控制产品质量。

1.技术原理

近红外分析技术是一种光谱分析技术，光源发出的光信号照射在样品上，包含样品分子信息的透射光或反射光信号被检测器接收，以光谱图的形式表现出来。近红外透射检测原理如图1所示。

图1 近红外透射检测原理

组成石化产品的主要官能团有C-H、O-H、N-H、S-H等，其分子振动吸收光谱的倍频和组合频正好位于近红外光谱范围(700～2500nm)，因此从信息选择性上讲，近红外分析技术非常适合石化产品的分析。

2.分析过程

首先用标准方法分析一组具有代表性的样品，并用近红外分析仪采集这些样品的光谱，将这些样品的分析数据与它们的光谱对应起来，通过化学计量学软件建立模型；模型建立后，对未知样品采集光谱，调用已经建立的模型，即可预测未知样品的分析数据。

该项技术有分析速度快、操作简单、效率高、非接触式测量、不破坏样品等特点，分析结果的统计准确度逼近标准方法，稳定性高，重复性好，如图2所示。

图2 近红外检测结果与标准方法的一致性

3.近红外油品分析解决方案

(1)实验室分析

与多数分析仪器不同，实验室近红外分析仪只需要一台电脑配合仪器，1min之内轻松完成分析过程，为化验员减轻大量工作负担，在分析过程中不产生化学试剂污染和浪费。

SupNIR-2600系列近红外分析仪彩页全息数字式光栅和高灵敏度铟镓砷检测器相结合的光学设计，基于透射方式进行样品分析，通过外置PC机和RIMP软件实现油品物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需将装有油品的比色皿放在样品池上，点击测量，仪器自动完成测量分析。

(2)在线分析

近红外分析仪具有分析速度快，能够多通道同时测量，同时实现多参数测量等优点，因此特别适用于工业在线分析。和工厂DCS系统和APC技术进行无缝集成，配合化学计量学软件，在线近红外分析仪能够实现大部分石化生产工艺过程的在线质量监控，如蒸汽裂解、MTBE合成、催化重整、油品调和等工艺(见图3)。

图3 在线近红外分析系统组成

和工厂DCS(集中控制系统)、APC(先进控制系统)进行无缝集成，SupNIR-4000系列特别适用于石化行业在线质量监控和过程分析，及乙烯裂解、催化重整、MTBE工艺个油品调和等大部分生产工艺过程。

①催化重整：SupNIR-4000系列能在线实时检测多个测量点的多个组分，提供重整原料组成与生成油质量分析数据，从而使控制系统能够对催化重整过程进行优化控制，提高生产效率(见图4)。

图4 近红外分析技术在催化重整过程应用示意图

石脑油的检测指标有密度、馏程、PIONA组成、芳烃潜含量，重整生成油的检测指标包括RON、MON、芳烃碳数分布等。

②油品调和：SupNIR-4000系列能在线测量调和组分汽油和调和后汽油的多种关键物化性质，实时为调和优化控制系统提供质量数据，从而实现油品的优化调和(见图5)。

图5 近红外分析技术在油品调和过程应用示意图

与传统的泵循环罐式调和方法不同，在线管道调和系统直接在管道中调和并输出产品油，节省了昂贵的调和罐区的投资，节省时间，减少油品和能源浪费。

检测指标有RON、MON、密度、芳烃、烯烃、苯含量、氧含量、蒸汽压等。

4.结语

近红外光谱分析技术近年来发展迅速，其具有无损、环保、快速、多组分同时检测等优点，受到各行业的关注，聚光科技是国内较大的近红外成套技术服务供应商，公司推出的系列近红外分析仪已广泛应用于石化、粮油、农产品、食品、国防等领域。