近红外光谱快速测定轻质油品馏程及蒸气压
油品检测中近红外光谱技术应用
油品检测中近红外光谱技术应用发布时间：2021-12-23T06:08:27.420Z 来源：《中国科技人才》2021年第26期作者：宋平[导读] 本文立足实际，以近红外光谱技术作为研究背景，对该技术在油品检测中的应用要点进行研究。
先是阐述了近红外光谱技术的基本原理，而后在探讨油品检测要求的同时对该技术的应用方式进行分析。
希望以论述后，可给相关检测工作人员提供一些帮助。
抚顺矿业集团有限责任公司页岩炼油厂摘要：本文立足实际，以近红外光谱技术作为研究背景，对该技术在油品检测中的应用要点进行研究。
先是阐述了近红外光谱技术的基本原理，而后在探讨油品检测要求的同时对该技术的应用方式进行分析。
希望以论述后，可给相关检测工作人员提供一些帮助。
关键词：油品检测；近红外；光谱技术；应用引言近红外光谱技术作为油品检测中常见的一项技术，该技术具备检测效率高检测数据精确等特点得到了广泛的应用。
对该检测技术的应用情况进行分析，掌握技术操作方法及要点，对提升油品检测质量有积极作用。
1 近红外光谱技术原理分析近红外光谱属于电磁波的形式，在可见光与红外光之间存在的光谱形式，其波长处于780-2526nm之间，主要是短波近红外区域与长波近红外区域。
本文以该光谱作为出发点进行研究，总结出符合现代化发展需要的新型测量技术，比如光谱测量技术、基础测量技术与化学计量技术，在分析应用中，综合使用定量与定性分析，从而可以提高测量的效果和质量。
近红外光谱技术应用中，分子振动因为存在非谐振的持续性作用，导致振动从基态向高能级的跨越，在该环节中，就会产生近红外光谱的形式。
光谱内可以准确的记录各项内容，比如分子中单个化学键的基频振动倍频和合频信息，光谱范围之内，主要测量的是含氢基因X-H键振动倍频和合频吸收，其特定就是带宽大并且强度较弱，并不会进行样品稀释处理。
其形成的光谱在吸收峰位与强度方面极易因为基团而造成影响，不同基团的差异较为明显，所形成的光谱实际特点会因为样品组成形式变化而变化，所以要结合实际应用需要展开定量与定性的分析。
油品质量快速检测新方法与应用
近红外光谱分析技术及其应用北京英贤仪器有限公司，北京，100070石油化工科学研究院，北京，1000831前言近红外光谱技术（NIR）是90年代以来发展最快、最引人注目的分析技术之一。
随着NIR分析方法的深入应用和发展，已逐渐得到大众的普遍接受和官方的认可。
1978年美国和加拿大就采用近红外法作为分析小麦蛋白质的标准方法，1998年美国材料试验学会制订了近红外光谱测定多元醇（聚亚安酯原材料）中羟值含量的ASTM D6342标准方法。
2003年，在我国也正式实施了近红外光谱方法测定饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸的国家标准GB/T 18868-2002。
由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，且其仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品（液体、粘稠体、涂层、粉末和固体）分析、多组分多通道同时测定等特点，成为在线分析仪表中的一枝奇葩。
近几年，随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展，在线近红外光谱分析技术正以惊人的速度应用于包括农牧、食品、化工、石化、制药、烟草等在内的许多领域，为科研、教学以及生产过程控制提供了一个十分广阔的使用空间。
2近红外光谱分析原理近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波，ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780~2526nm（12820～3959cm-1），习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团Ｘ－Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ）振动的倍频和合频吸收。
不同基团（如甲基、亚甲基，苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质测量。
近红外光谱分析技术在油品化验分析中的应用
近红外光谱分析技术在油品化验分析中的应用摘要：油品化验分析是石油化工生产中的一项重要工作，是油品质量的重要保障。
随着科学技术的不断发展，近红外光谱分析等先进技术在油品分析中的运用有效提高了油品分析的效率及准确性，在推进石油化工行业发展方面发挥的重要作用。
本文主要对近红外光谱分析技术在油品分析中的应用进行了研究，旨在提高近红外光谱分析在油品分析研究中的应用水平，促进石油化工行业更快发展。
关键词：近红外光谱分析技术；油品分析；应用在石油化工生产过程中，油品化验及分析是一项重要工作，提高油品分析技术应用水平对于石油化工行业发展具有深远意义。
随着科学技术的快速发展，油品分析技术应用水平也不断提高。
而近红外光谱分析技术是一项快速分析技术，因具有分析快速、高效及能耗低等优点而在各个领域中得到关注和广泛应用，其在油品分析中的应用更是有效提高了分析效率及准确性，且随着技术的不断发展与完善，近红外光谱分析技术在石油化工领域中的运用也将越来越广泛，在促进石油换行业发展方面发挥了重要作用。
一、近红外光谱分析技术概述近红外光是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们认识最早的非可见光区域。
近红外光又可划分为近红外短波(780～1100nm)和长波(1100～2526nm)两个区域。
现代近红外光谱是90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术，是光谱测量技术与化学计量学学科的有机结合，量测信号的数字化和分析过程的绿色化是该技术的典型时代特征。
相对于其他常规分析技术而言，近红外光谱分析技术是一种间接分析技术，其主要是通过校正模型的建立来实现对位置样本的定性或定量分析。
近红外光谱分析技术除了具有分析速度快、效率高等特点外，还具有分析成本低、测试重现性好、便于实现在线分析及无需预处理，测量方便等优点，因此在很多领域都有显著的推广应用前景。
我国从20世纪80现代开始对近红外光谱分析技术在石油领域中的应用进行研究，经过几十年的研究，产生了关于近红外光谱技术在柴油基团中密度、折光等性质的检测，且与油品性质间存在密切关系，随着研究的不断深入，近红外光谱技术在石油化工领域中的应用也将更加广泛。
近红外光谱分析技术在油品分析中的应用
浅谈近红外光谱分析技术在油品分析中的应用摘要：自上世纪八九十年代起，近红外光谱分析技术已经成为对化学化工产品进行分析测试技术中发展最快的技术之一。
现在的近红外光谱分析技术已经实现了红外光谱分析技术、化学测量分析技术与基础分析技术的相互统一，在三种测量技术有机结合的基础上可以高速高效地对各种化学化工样品进行性能和质量的分析。
目前，近红外光谱分析技术已经广泛在炼油过程中的油品分析过程中得到广泛使用，通过利用此技术间接测定油品中的物理数值和化学数值，再通过三种近红外光谱分析的三种技术的相互结合运用更准确地对油品成分进行分析。
就目前计算机技术发展速度而言，近红外光谱分析技术是对油品质量进行分析既方便又快捷的分析手段，并随着科学技术的发展其应用价值会越来越高。
关键词：近红外光谱分析技术油品分析应用价值近现代红外吸收光谱法已成为对有机物进行定性分析和结构分析的有力手段之一。
红外吸收光谱分为近红外光区、中红外光区和远红外光区。
其中近红外光谱分析技术利用其具备高效节能、安全性高、无污染的优越性已经应用于各行各业，包括石油开采、化工产品生产领域，通过参考物理参数数值分析满足生产的需要。
现如今随着石油化工产业的不同需求，近红外光谱技术几乎成功实现了对各个环节的技术分析，成为化工行业中不可或缺的科技手段。
一、近红外光谱分析技术的理论分析红外光辐射的能量远小于紫外光辐射的能量，当红外光照射到样品时，其辐射能量不能引起分子中电子能级的跃迁，而只能被样品分子吸收，引起分子振动能级和转动能级的跃迁。
由分子的振动能级和转动能级跃迁产生的连续吸收光谱称为红外吸收光谱。
在红外吸收光谱的三个区域中，近红外光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱。
对大多数有机化合物分子产生的都是振动光谱。
这就是近红外吸收光谱研究的中心内容。
近红外光谱分析技术采用的是定量分析方法和定性分析方法。
所谓定量分析基本原理是依据朗伯-比尔定律，利用比率分析法、趋势分析法、结构分析法、相互对比法和数学模型法等方法选择具有普遍性的化学样品当作标准集；然后把待预测的化学样品利用扫描的方法扫描出近红外光谱，将扫描出的光谱值代入到先前的数学模型之中得到预测值，通过预测值和化学测定值之间的相关值和标准差衡量模型的准确度。
近红外光谱分析技术在油品分析中的应用
近红外光谱分析技术在油品分析中的应用摘要：炼油期间油品分析工作相当重要，检验了油品的质量与成分，获取相关数据，为有效应用油品提供良好的依据。
为此，本文从定量分析与定性分析两种方法探讨油品分析中近红外光谱分析技术的应用，提高检测分析结果的完整性与准确性，助力石油化工业的可持续发展。
关键词：近红外光谱分析技术；油品分析；应用科技不断发展，油品分析中广泛应用了多种技术，且取得理想的应用效果。
近红外光谱分析技术是快速分析技术的一种，该技术以成本低、速率高、能耗低等特点被广泛应用在石油化工行业。
因此，技术人员很有必要就油品分析中近红外光谱分析技术的应用进行进一步探讨。
1近红外光谱分析技术概述1.1近红外光谱分析技术工作原理近红外光谱分析技术工作时发挥分子振动产生的非谐振性，加快分子振动速度，最终出现基态往高能级方向跃进。
近红外光谱中主要记录的信息为分子中单个化学键合频信息与基频振动倍频，包含的信息较多，如振动的倍频主导、含基团X-H键的合频，由此可知其是主要测量指标[1]。
谱带不同于中红外光的光谱，其更宽，强度较弱，因此测定近红外光谱时无需稀释即可直接测定。
然而，不同的基团发出的光谱在峰位与吸收强度方面差异较大，且样品组成不断变化的过程中相应地改变了光谱特征，为定量与定性分析近红外光谱提供良好的条件。
1.2近红外光谱分析技术特点近红外光谱特点对近红外光谱应用高效性与快速性特点起到决定性的作用。
近红外光谱技术具有快速的分析速度，通常可在60s内完成全部测量工作。
分析效率较高，仅可以使用一次光谱测量即可建立校正模型，从而同时分析不同性质与多种组成成分，为定性与定量分析提供良好的条件[2]。
近红外光谱技术适用于品种齐全的样品种类，可以发挥不同测量仪器的作用对半固体、固体与液体进行测量，且测量度比较简单。
近红外光谱分析技术的应用在样品分析时无需预处理，比如在大电流或化学试剂之类的测试条件下完成分析后不会出现电磁与生物、化学污染的情况，与绿色分析技术的要求相符。
石油产品恩氏蒸馏、色谱模拟蒸馏及近红外馏程分析方法对比
恩氏蒸馏、色谱模拟蒸馏及近红外分析油品馏程对比刘吉彦2020年5月17日在标准条件下，蒸馏石油所得的沸点范围称为“馏程”。
即是在一定温度范围内该石油产品中可能蒸馏出来的油品数量和温度的标示。
馏程是指以油品在规定条件下蒸馏所得到，从初馏点到终馏点表示蒸发特征的温度范围。
馏程是汽油、煤油、柴油等石油产品的重要质量指标，是工艺计算的重要基础数据，在生产中常用作控制操作条件的依据。
根据分析方法和原理的不同，现在常用的馏程分析分为恩氏蒸馏、色谱模拟蒸馏和近红外分析馏程这三种方法，以下是这三种馏程分析方法的比较。
一、恩氏蒸馏恩氏蒸馏是一种简单蒸馏，它是以规格化的仪器和在规定的实验条件下进行的，因而是一种条件性的实验方法。
将馏出温度(气相温度)对馏出体积分数作图，即得恩氏蒸馏曲线，恩氏蒸馏按照ASTM D86（GB/T6536）标准。
其测定过程是将100mL 的油品放到标准的蒸馏烧瓶中，按照规定蒸馏速度蒸馏，馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。
随后，温度逐渐升高，依次记录馏出10mL、20mL直至90mL时的气相温度，得到对应体积百分率的温度，称为10%,20%,……90%馏出温度。
当气相温度升高到一定数值后就不再上升，反而下落，这个最高气相温度被称为终馏点。
优点：1、它能反映油品在给定条件下的汽化性能，而且简便易得，故广泛用于计算油品的部分性质参数，也是油品最基本的物性数据之一。
2、恩氏蒸馏是属于国家标准方法，所测得的数据可以作为标准数据，不需要进行二次处理。
缺点：1、恩氏蒸馏本质上是渐次汽化的结果，因而不能表征油品中各组分的实际沸点。
2、由于恩氏蒸馏基本上没有精馏作用，油品中最轻组分的沸点低于初馏点，最重烃分子的沸点高于干点，所以馏程不代表油品的真实沸点范围，但因其简便具有严格的条件性，普遍用于油品馏程的相对比较或大致判断油品中轻重组分的相对含量。
3、恩氏蒸馏操作较复杂，且费时费力，具有一定的危险性。
红外光谱法快速检测汽油的馏程
红外光谱法快速检测汽油的馏程
黄小英;邵波;陈月嫦
【期刊名称】《光谱仪器与分析》
【年(卷),期】2003(000)004
【摘要】在光谱范围为600～1300cm-1下，采集汽油的中红外光谱，利用纯物质的标准光谱，通过K-矩阵变换法建立汽油的光谱数据库，采用聚类分析法及主因子回归法进行定性及定量，预测轻质汽油馏程的值。
该方法测定速度快，操作简单，分析准确度及精密度满足要求。
【总页数】4页(P24-27)
【作者】黄小英;邵波;陈月嫦
【作者单位】中国石油化工股份有限公司广州分公司检验中心，广州510726【正文语种】中文
【中图分类】TE626.21
【相关文献】
1.汽油馏程项目需测数据点推导详解 [J], 姜敏;王浩庆;余彬彬
2.关于粗汽油馏程的分析 [J], 徐娟
3.汽油气相色谱模拟馏程的应用 [J], 周鸿刚;孙小利
4.浅谈汽油馏程的影响因素 [J], 胥红玉;宋晓光
5.汽油馏程测定的影响因素浅析 [J], 黄凯
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中科院科技成果——基于近红外光谱技术的产品质量快速检测系统
中科院科技成果——基于近红外光谱技术的产品质
量快速检测系统
项目简介
近年来产品质量越来越受到人们重视。
医药、食品等行业的产品质量检测传统上多采用化学分析方法。
它操作复杂，耗时长，无法对产品质量进行现场及在线的快速检测，因此不利于及时发现生产及消费过程中的质量问题。
近红外光谱技术是二十世纪90年代以来最引人注目的光谱分析技术。
它测量速度快，样品无需任何预处理，非常适合于现场及在线检测。
因此被广泛应用于医药、食品等行业的现场在线快速质量检测。
针对医药行业的应用，本项目研制了药物混合过程的在线监测平台。
实验表明，该平台对药物混合均匀度的判断准确率达99%，混合生产效率提高150%。
在食品检测方面，本项目研究了奶粉掺假的快速检测技术，对奶粉中植脂末掺假量的检出限为2%，准确率100%。
另外，对地沟油及勾兑油的快速检测鉴别正在研究中，可合作开发。
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表 １ 轻 质 油 品 的性 质 分 布
制， 难以满足先进控制 的要求 ， 是制约产 品质量合
格率 及 影 响装 置 平稳 运 行 的重 要 瓶 径 。 近红 外光 谱 （ Ｉ 分 析 技 术 适 用 于 油 品性 质 ＮＲ） 的快 速 分 析 ， 国外 的石油 化 工行 业 已得 到普 遍 应 在
差 和相 关 曲线 对 波 长范 围进 行优 化 ； 用 偏最 小 二 利
催 化 裂 化 汽 油 的 特 征 吸收 ； 剂 油 和煤 油 等 在 ８５ 溶 ７ ｎｎ附 近 芳 烃 的 ｃ Ｈ 三 级 倍 频 吸 收 较 弱 ， ９３ ｌ — 在 １
乘 法 （Ｌ ）通 过 交互 验 证 确定 主 因子 数 ， 别 建 立 ＰＳ ， 分 校 正 模 型 。其 主 要模 型 参 数 如表 ２所 示 。
１ 前
言
常压 塔 顶 汽 油 、 化 裂化 稳 定 汽 油 、 化 裂 化 粗 汽 催 催 油 、 整 稳 定 汽 油 、 整 原 料 油 、 剂 油 、 油 等轻 重 重 溶 煤 质 油 品各 ３ ６ ０ ０个 ， 标 准 分 析 方 法 测 定 待 测 样 用
汽油 、 溶剂油和煤油等轻质 油品的馏程 、 蒸气 压是产 品的重要理化指标 ， 也是石油化工装置工序 控 制 的重 要 参数 ， 求 及 时 、 确 地 提 供 分 析 数 据 要 准
以指 导生 产 。但 因实 际工 作 中分 析 频 次较 高 （ 般 一 为 １４ｈ １１ ） 工 作 量 较 大 ， 现 行 标 准 分 析 ／ ／２ｈ 、 而 方 法 的分 析速 度 慢 ， 往使 结 果严 重 滞后 于生 产 控 往
品的性质 （ １ ， 表 ）采集其近红外光谱图（ １ ， 图 ）建立
品质量 检验 、 润滑油生 产和产品开发 、 聚丙 烯树脂 的产 品开发 和表征 、 烯精脱硫等 工作 。 丙
３ １ 校正 集 建 立 ．
根 据实 际生 产需 要 ， 别选 取 分 析频 次较 高 的 分
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５ ８
石
油
炼
制
与
化
工
２０ ０２年
缺 少 器 和标 准 参 照方 法
２１ 仪 ． 器
枢 鑫 ｉ
ＮＩ－００Ｃ Ｄ近红 外 光 谱仪 ， 长 范 围 ，８ Ｒ２０ Ｃ 波 ７０— １１０ｎ ， ｍ 石英 样 品池 ； 学 计 量 学 光 谱 分 析 ０ ｌ ５ｃ ｎ 化
软件 ，． 版（ ２ ０ 石油化工科学研究 院编制 ） 。
２ ２ 标 准测 定 方 法 ．
馏程 ，Ｇ ／ ６３－－ ９ 油 产 品蒸 馏测 定 法 ； Ｂ Ｔ５６ １ ７石 －９
图 １ 轻质油 品的 ＮＲ光谱 图 Ｉ
蒸气压 ，Ｂ Ｔ０７ ８ 石油产 品蒸气压测定法 （ Ｇ ／ ８１－ ７ 雷 德 法 ） 。
３ 校 正
收稿 日期 ： ０ ４１ １修改稿 收到 日期 ： ０ ． － 。 ２ １７ ０ ； ０ － ２ １ ０ ９ ０ １２ 作者简介 ： 吴艳萍 （９７ ， 级工程 师 ， 士 ， 后从 事过产 １ 一） 高 ６ 博 先
用［ 。在 国内对于汽 油的辛烷值 、 卜引 芳烃含 量 、 烯 烃含量 、 苯含量 ， 柴油的十六烷值 、 密度、 凝点、 闪点 等测 定 的研 究 也 陆 续 有 文 献 报 道 ［ ｊ 本 文 建 立 。
了 Ｃ Ｄ近 红 外 光 谱 测 定 汽 油 、 油 和溶 剂 油 的馏 Ｃ 煤 程 、 气 压 的方 法 ， 于 济 南 炼 油 厂 装 置 馏 出 口产 蒸 用 品质 量 控制 分 析 。 １ 多 的 运 行 结 果 表 明 ， 方 法 年 该 能够 满 足生 产 控制 分 析 要求 ， 已成 为生 产 中不可 并
表 ２ 轻 质油品馏 程及蒸气压 Ｎ Ｒ模 型参数① Ｉ
吴艳 萍 李 国梁 陆婉珍 杨 ， ， ， 晶
（ ．中国石油 化工股份 有限公 司济南分公 司 ， １ 济南 ２００ ； ．石油化工 科学研究 院） ５ １ １２
摘要 研究 了近 红外光谱测 定汽油 、 溶剂 油和煤油 等轻质油 品的馏程 、 蒸气 压的方法 。在济 南
炼油厂 １ 年来 的生产控 制分析结果 表 明， 该方法 的精度 和重复性均 满足标准 分析方法 的要求 ， 有 具 快速、 准确等优 点 ， 值得 推广 。 关键词 ： 近红外 光谱 汽油 料 溶剂 汽油 煤油 馏程 蒸气压 力
９ ２ｎ ２ ｌ 的一 Ｃ — Ｃ 基 的 甲基 的 Ｃ Ｈ 吸 收是 ｎ处 Ｈ —
ｍ ｎ和 ９４ ｍ 甲基 和 亚 甲基 的 Ｃ Ｈ 吸收 较强 。 ３ —
３２ 校 ． 正
采 用 二 阶微 分 、 阶 微 分 、 心 化 等 方 法 对 光 一 中 谱进 行 预 处理 ， 选择 适 宜 的光 谱 预处 理 方 法 。参 照 不 同基 团 的特 征 区 间 、 同性 质样 品 的光谱 标 准 偏 不
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２Ｏ 年 ５月 ０２
石 油 炼 制 与 化 工 Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｒ Ｃ ＳＩ Ｇ Ａ Ｄ Ｐ Ｔ Ｏ Ｈ Ｍ Ｃ Ｌ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｐ Ｏ Ｅ ＳＮ Ｎ Ｅ Ｒ Ｃ Ｅ ＩＡ Ｓ
第 ３ 卷 第 ５期 ３
近 红 外 光 谱 快 速 测 定 轻 质 油 品馏 程 及 蒸 气 压
第 ３ 卷 ３
由于轻 质 油 品 的生 产 工艺 不 同 ， 其组 成 和 性 质 差 异 较 大 ， 近红 外 光谱 的特 征差 异 也较 大 。 由图 其 １ 出 ， 化 裂 化 粗 汽 油 和 催 化 裂 化 稳 定 汽 油 在 看 催
８ ５ｍ ７ ｎ附 近芳 烃 Ｃ Ｈ 三 级 倍 频 吸收 较 强 ， ９ ３ — 在 １ ｍ ｎ和 ９ ４ｎ ３ ｌ ｎ甲基 和 亚 甲基 的 Ｃ Ｈ 吸收 较 低 ， — 在