气相色谱法在油品分析中的应用

王红冰

（大庆油田化工有限公司轻烃分馏分公司，黑龙江大庆 163000）

仪器分析是目前应用最为广泛的油品分析技术之一，仪器分析法共有气相色谱法、高效液相色谱法、质谱法、近红外光谱法、全二位气相色谱法等五种，不同的检测方法有不同适用范围，主要以气相色谱法作为研究核心，详述气相色谱法检验原理，并对其改进应用提出构想。

1 油品分析及常用仪器分析技术

1.1 油品分析概述

受石油类产品的特殊性质决定，石油类产品在储运以及市场流通的过程中，容易受到各类因素影响，导致油品质量发生变化，造成油品质量的降低。例如在更换输油管道时会造成油品的交叉污染问题。油品分析是通过相应技术，分析目标油品的污染程度、含水量、油品性质以及油品的组成成分，并形成油品分析报告，油品分析报告在油品生产、集输、销售等各个领域都有着重要的应用价值，油品分析报告也是相关管理部门对油品市场进行管理的重要依据。

1.2 基于气相色谱法的油品分析

气相色谱油品分析法是使用气相色谱仪对油品进行分析的技术，该技术利用油品中各项成分物理性质的差异对油品成分进行有效分离，如沸点、吸附性差异等。在分离后使用气相色谱图像与油品的关联性来展示石油产品的性能，从而形成油品评价。气相色谱油品分析法分析效率高，在极短的时间内就可以获得详细的油品分析数据。但使用气相色谱法进行油品分析的时候，不同石油产品沸点存在明显区别，应根据产品沸点选择不同的蒸馏方法。

1.3 基于高效液相色谱法的油品分析

高效液相色谱分析法是一种高兼容性的油品分析方法，可以适用于多种石油产品的分析，分析中可以对不同沸点的油品实现高效分析，是目前应用最广的油品分析技术之一。

1.4 基于质谱法的油品分析

质谱分析法是使用质谱分析仪器，对油品中存在的离子进行荷比测试，从而实现油品的定量化质量分析。质谱法更注重对油品的组成成分分析，多用于油品污染鉴定。

1.5 基于近红外光谱技术的油品分析

该方法主要使用近红外光谱仪器，配合分析技术、测量技术和化学计量等技术，对目标油品进行定性分析。一般用于油品性质分析。近红外光谱油品分析技术具有极高的分析速度，可以在几分钟内完成对目标油品的质量分析，该技术最大的特点为样品需求量较小，具有极高的环保价值。

1.6 基于全二维气相色谱法的油品分析

全二维气相色谱法是针对传统气相色谱法在油品分析中，色谱峰容量存在较大限制，仅能对几十种常见成分进行有效的分析测定，在遇到复杂成分油品时，分析结果不够精准客观。全二维气相色谱仪中安装了色谱柱调制器，通过调制器将不同色谱柱串联。在油品分析中油品样品通过取样口进入第一个色谱柱进行分离，分离后的成分通过调制器进行聚焦，并以脉冲的形势进入第二根色谱柱进行二次分离，随后进入检测。双色谱柱的分离过程，让技术拥有更强的成分分析能力，同时色谱峰容量更大，可以用于复杂体系油品的分析中。

2 气相色谱法实验分析及改进应用

2.1 气相色谱法的实验分析研究

根据研究目的和研究需求，选择成分更为复杂的柴油油品作为实验用样本，进行实验研究。实验中将柴油油品通过样品注入口注入色谱柱中，色谱柱依靠柴油样品中不同成分沸点和吸附性的差异，对柴油油品进行分离，随后使用检测器定性、定量分析，并得出分析结论。

（1）实验器材准备。主器材：色谱分析仪、氢焰离子化验检测器；辅助器材；0.5mm内径微柱、柴油油品样品、进样瓶；

（2）实验要点分析。使用气相色谱仪进行油品分析实验操作时，要注意进样环节的各项操作流程和操作要点，首先，进样应使用分流送样的方式，气化温度为200℃，检测器温度为300℃的情况下，采用系统程序升温，温度上升期间应严格监察温度变化，整个加温过程应平稳匀速，在温度上升至80℃时，停止加热维持10min左右的恒温，然后进行分段升温加热，第一段，以每分钟上升8℃的加热效率进行持续升温加热至100℃；第二段，以每分钟上升10℃的加热效率进行持续升温加热至200℃，随后维持20min的恒温加热。此时FID氢焰离子化检测仪内部空气流量应为300mL/min.

（3）实验的具体步骤。在气相色谱油品分析实验开始前，首先应对柴油样品进行处理，并制作符合仪器检测需求的实验用样品。在样品容器中（一般为圆底烧杯）加入蒸馏水和汽油油水比例一般为1∶300，其次，在适当高度安装抽提装置，并连接回流冷凝管，在回流冷凝管内加入适量纯净水，在仪器升温过程中纯净水会沸腾蒸发通过冷凝管进入圆底烧杯，在蒸馏过程中应进行详细的数据记录，当抽提装置中油量不再发生变化时，停止加热逐步恢复室温进行观察记录。最后当仪器设备温度已经完全恢复室温后，进行油量的读取工作，读取完成后妥善处理装置内油品。

在整个实验过程中应严格遵守操作流程，正确使用各类仪器、实验设备，用合理的方法完成实验。实验过程为，首先将制作完的样品放入样品容器内，然后将容器与自动进样端口相连，启动气相色谱仪进行色谱分析。其次，对气相色谱图进行分析研究，确定提取时间与提取率之间的关系，最后用FID氢焰离子化验检测器进行检验。检验过程中应注意，不同的样品应分别使用不同的器皿，并加入适量的蒸馏水进行实验，并注意柴油样品在总样品中所占的百分比，并对其限度范围进行记录。

（4）实验数据分析整理。实验的最终数据获取应通过多次实验完成，避免单一实验获取数据，实验中的数据获取应准确及时并采用均值的方法来减少数据可能出现的误差，提高数据获取质量。在完成原始实验数据收集后，进行总时间和柴油提取率图标的绘制，然后对图表信息进行分析形成油品分析报告。

3 气相色谱分析法在油品分析中的改进

3.1 闪蒸仪在气相色谱分析中的应用

气相色谱分析法因其准确、高效的特点决定，在油品分析中的应用逐渐普及，分析技术与方法也不断发展和进步，在油品分析中使用闪蒸仪设备，可以让样品气化得更为理想。闪蒸仪器可以在短时间内起到高效气化的作用，让样品中各个组成成分能够混合更为均匀，从而优化实验过程，提高实验质量。

3.2 高纯氢发生器在色谱分析中的应用

在使用气相色谱仪进行油品的常量分析实验室，多数情况下对载气、氢气和空气没有极纯的要求，一般允许存在部分杂质，同时杂质的存在不会对实验结果带来较大的改变。但在微量和痕量分析实验时，气体纯度如果不能达到标准，实验结果会存在较大的波动，一般工业制氢可以达到的气体纯度极限为99.999%，仍达不到理想的实验要求，需要多次实验才可以获取实验结果。而高纯氢发生器可以制取纯度高达99.999 9%的氢气，满足实验对氢气纯度的需求。海南石化公司在油品分析中首次使用了高纯氢发生器，实验证明使用该设备制取的氢气进行实验，检测灵敏度有了10%左右的提升，峰形也趋于完整的正常状态，杜绝了基线偏移、假峰、柱流失、柱寿命缩短等不良实验现象。

3.3 气相色谱联用技术

气相谱技术与其他油品分析方法联合使用，可以极大地优化分离操作，并提高实验数据的客观性与准确性，气相色谱联用技术也是近年来气相色谱油品分析技术主要的发展方向之一，目前主要有气相色谱与质谱技术联合用技术、气相色谱与光谱联用技术、多技术联用等几个发展方向。我国著名学者杨永坛率先提出了气相色谱、氢火焰离子、流化学发光检测的联用技术设想，并经过不断地技术完善逐步推广应用。虽然气相色谱技术作为一种油品分析的定量技术，其技术本身有着很好的兼容性，可以为其他仪器提供高纯度、定质量的油样，但是在多技术联合中，不同检测技术对油样性质需求的差异，仍是制约联合技术发展的关键障碍，需要进一步的研究攻破。

3.4 气相色谱技术在油品在线检测的研究进展

油品在线监控与检测工作最重视检测时效性与实时性，这对油气现场组分测定和控制目标油气含量变换的检测工作尤为重要，一旦检测效率过低或检测准确率不能符合使用要求，在线检测系统将失去其应用的意义。气相色谱-质谱联合检测法可以实现对93#汽油样品的在线分析，可以高效地识别油品中27种有机化合物，确定汽油油品的实时品质是否符合要求。

随着油气分析技术的不断发展和进步，气相色谱技术的分析条件方法研究也有了很大发展。我国学者丁晓敏提出了利用油气总烃的标准对油气质量浓度标定的全新方法，有效地提高检测效率和检测精度。

4 结语

气相色谱技术是目前我国油品分析中重要的检测样品制造技术，其衍生的多类检测技术均以气相色谱技术作为核心。介绍了气相色谱技术的应用方式以及基本的技术原理。目前我国气相色谱技术研究进展飞速，逐步向着更快捷、更高效、更灵敏以及与其他设备联合应用的方向发展，同时相应的计算机色谱图分析软件的出现，可以有效地减少色谱分析中人为因素的影响，降低了对操作人员专业知识和经验的需求，逐步向着自动化色谱分析的方向不断前进。