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第11章 原子光谱在石油及其加工产品分析中的应用

发布时间:2014/8/4      点击次数:181

作者:邓勃、尹洧

11.1 概述

能源是国家实现可持续发展的的战略物资和必要条件。石油、天然气、油页岩等是重要的能源。以石油和天然气为原料的石油化工和轻工产品为国家的经济建设和人民的正常生活需要提供了丰富的物质资源。

在油品炼制、石油加工的生产过程中,从原材料验收、生产过程的质量控制、产品出厂检验的各环节,都涉及金属与非金属元素的检测。石油及石油产品中金属和非金属元素含量的多少是评价炼油工艺及其产品质量的重要指标之一。目前从原油中鉴定出的金属与非金属元素约有30多种,主要有Fe、Na 、Mg、 Ni、 V、 Ca、Pb 、Mo、Mn、Cr、Co、Ba、Zn、K、As、Al、B、Zr、Pd、Cd、Si等。这些元素当中,有些是石油中天然存在的,有些是在石油开采、加工储运及使用过程中引入的的污染(如催化剂中活性金属在反应过程中的损失,设备的腐蚀、磨损,导致金属进入石油产品),有些则是为提高产品收率,改善石油产品的性能,以添加剂形式特意加入油品中去的添加剂或填料(如润滑油中添加有机金属化合物改善防腐、抗氧化、抗磨、抗压等性能,汽油中添加烷基铅化合物或二茂铁、甲基环戊二烯三羰基锰等茂金属化合物以提高其抗爆性能)等。这些金属和非金属元素,其中某些元素 (如As、Ni、V),在石油加工过程中是十分有害的杂质,当其在催化剂中含量达到一定水平将导致催化剂失活对石油及其加工产品中痕量金属和非金属元素的分析检测,对判断催化剂的活性及其使用时间,合理选择添加剂的加入量,考查设备的磨损情况,科学合理、环保使用资源,改进加工工艺,保证和提高产品质量,开发新的石化产品都具有重要意义。

原子光谱法由于高选择性、高灵敏度、低检出限、多元素的同时检测能力等优点,在痕量金属和非金属元素分析检测中起着重要的作用,是检测痕量元素的有效手段。早在上世纪六十年代初,PforrAribot首先将ICP-AES法用于石油样品的测定,将油样用汽油稀释后导入等离子体进行光谱测定。1972年,S.Greenfiled和P.B. Smith小型加热雾化器将微升级样品引入等离子体内,建立了同时测定无机、有机溶液中多元素的方法,检出限为l09 ~1010g,测定含量为109水平的样品,精密度RSD为5%方法已成功用于油、有机化合物和血样中的痕量金属测定[1]。1976年 V.A.Fassel等用4-甲基-2-戊酮稀释润滑油直接将样液注入等离子体内,在1.5min 内用ICP-AES同时测定了轴承磨损留在润滑油中15个痕量金属元素,检出限为0.0004~0.3μg/mL[2]J.W.Robinson用原子吸收光谱法直接进样测定了汽油中的铅,不受汽油中硫、氮含量变动的影响和共存组分的干扰[3]


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