近红外光谱用于原油快速评价的研究
有关近红外光谱分析技术用于石油燃料质量检测的探讨
有关近红外光谱分析技术用于石油燃料质量检测的探讨【摘要】运用近红外光谱分析技术，研制出的一种具有很多功能且很方便携带的燃料质量快速分析仪器。
它是符合国家的质检标准和行业标准的，因为它的研发为石油燃料在物理方面的测验提供了校正模型，它的水平完全可以实现军用时对石油燃料质量的监控以及战争时对燃料进行品种鉴别，它能够对燃料质量进行准确分析，还能提高在战场上我军在石油燃料质量上的检验机动性和智能化水平，同时还可以保障其效率。
【关键词】近红外光谱快速检测石油燃料质量校正模型燃料品种对于现代化的军事装备来说，为了实现作战时能够发挥全方位和全天候的效能，这就需要高技术的局部战场或者战场附近场地下，能够保障综合性的石油燃料快速及时的运用其中。
过去在化学实验室里运用的石油燃料检验仪器耗时长，而且操作流程繁杂，并且占用空间大，测量时需要化学试剂且机动性差，维修困难，因此需要专业的化验人员，这样还不能保障满足于战场环境需要。
计算机技术的不断进步，现代的分析技术逐渐取代了常规的传统化验仪器，它相较于传统的仪器分析速度快、成本低、使用样品数量不多、省力省物、没有污染性废液等特点。
它同时还可以满足战场外环境的需求，现在它已经成功的运用到了军事战场的石油燃料的检测装备中，并且顺应未来石油燃料快速分析发展的大潮。
1 红外光谱分析技术仪器的研制1.1 石油燃料质量检测仪器的设计原理利用近红外光谱分析技术研制出的便捷式石油燃料质量分析仪，它的制作比较简单而且光学材料也比较容易找到，价格相对便宜且稳定性好，适应环境能力强；与其他仪器相比较而言它的分析速度快、维护比较简单且不需要其它辅助设施。
主要依据仪器容易携带和野外车载的特点，综合国内一些实验常用的近红外线光谱仪器性能特点，我们来分析其设计原理：为了适用于野外的环境，并且可车载、防潮湿、抗震动，就要求其具有较强的封闭性；其具有全恒温的方式，双光束，短焦距，CCD检测器，交叉光路；其结构相对紧密、牢固，因此可以减少体积和重量；其运用的软件设施应该具有较强的实用性以及稳定性；同时其检测的项目还要具备合理性和科学性。
红外法快速测定水和废水中石油类的方法探讨
红外法快速测定水和废水中石油类的方法探讨红外法是一种利用分子振动、转动引起的能级差异来进行物质分析的方法。
它不仅具有灵敏度高、分辨率高、测定速度快等优点，而且还能够进行非破坏性测定，因此在实际的水和废水中石油类的快速检测中具有广泛的应用前景。
本文主要探讨了红外法在水和废水中石油类测定中的方法及其优缺点。
一、红外法在水和废水中石油类测定的方法1. 样品处理在进行水和废水中石油类的测定前，首先需要进行样品的处理。
对于水样品，可以采用萃取、浓缩等方法将其中的石油类物质提取出来；对于废水样品，可能需要进行预处理，如去除悬浮物、调节pH值等。
经过样品处理后，得到的样品可以直接用于红外仪器的测试。
2. 红外光谱测试在进行红外法测定时，可以采用红外光谱仪对样品进行测试。
将经过处理的样品置于红外光谱仪中，仪器会对样品进行红外辐射，然后记录下样品对红外辐射的吸收特性。
通过分析样品的吸收峰位、峰面积等信息，就可以得到样品中的石油类物质的含量及类型。
3. 数据处理红外光谱测试得到的数据通常需要进行进一步的处理。
可以采用化学计量学方法对数据进行处理，如主成分分析、偏最小二乘法等，以获得更为准确的样品中石油类物质的含量及类型信息。
二、红外法在水和废水中石油类测定的优点1. 快速性红外法在进行水和废水中石油类的测定时，可以快速获取样品中石油类物质的含量及类型信息，通常只需要几分钟到几十分钟。
2. 灵敏度高红外法对于水和废水中石油类的测定具有较高的灵敏度，可以检测到较低浓度的石油类物质。
3. 非破坏性测定红外法在进行水和废水中石油类的测定时，不需要对样品进行破坏性处理，可以直接进行测试，保持了样品的完整性。
4. 在线监测红外光谱仪可以用于进行在线监测，对于水和废水处理工艺中的石油类物质排放进行实时监测，确保处理工艺的稳定性和效果。
三、红外法在水和废水中石油类测定的缺点1. 复杂性红外法在进行水和废水中石油类的测定时，需要对仪器进行高度的调试和维护，同时对操作人员的专业能力也有一定要求。
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。
近红外光谱技术慧眼“识”油——专访中国科学院院士陆婉珍
还 存 在 困 难
记 者 ： 红 外 光 谱 技 术是 从 上 近
世 纪 ８ 年 代 才 开 始使 用的 ， 个技 ０ 这
结 果 不 是 很 准 确 。为 了保 险 起 见 ，
总是 要 牺 牲 点辛 烷 值 ， 比如 ９ 的 Ｏ号
要 知道 灯油 产 率有 多少 以及 冒不 冒 烟 等 性 质 。 这 是 最 原 始 的 原 油 评 价 ， 来 逐 渐 发 展 了其 他 方 面 的评 后
价 。我 国～ 开 始 的时候 分 析 的是 克
记 者 ： 才 说 到 近 红 外 光 谱 仪 刚
可 以做 原 油 评 价 的 工 作 ， 在 有 一 现
好 地 对 原 油 进 行 加 工 处 理 。 请 您
炼 厂对 原 油 评价 速 度 的要 求很
高 ， 好一 两个 小 时 ， 至二 十分 钟 最 甚
介 绍 一 下 原 油 评 价 工 作 在 炼 油 化 工 、 油 贸 易等 方 面居 于什 么地 位 原
及 所 起 的作 用 ， 们 对 它 的认 识 经 人
历 了怎样 的过 程 。
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到这个速度 ， 现在用近红外光谱分
析 法 ， 基 本 原 理 是 用 油 样 的光 谱 其
数 据 与现 有数 据 库里 的光谱 数 据做
最近 我 们在 广 石化 有 一 台 近红
外 光谱 仪 ， 用来 做油 品 自动 调 和 ， 它
记 者 ： 油 是 炼 油 化 工 的 原 原
每一种油 的性 质 ， 指导炼油 。
制造 厂 商合 作解 决 这个 问题 。其 实 还有一种 解决 办法 ， 就是在 同一 台仪
近红外光谱和核磁共振技术对重质原料快速评价的比较
引言重质原料快速评价是炼化企业生产中的重要内容，对集约使用原油资源、节能降耗影响很大。
重质原料性质的相对稳定、均衡，对防范设备腐蚀、平稳操作运行、优化装置生产至关重要。
通过重质原料调合技术的应用[1]可以使炼化企业重质原料性质稳定在一定范围之内，避免因重质原料性质不稳定而造成的后续装置产生波动，同时还可以通过掺炼劣质重质原料降低成本，提高经济效益。
目前主要采用近红外光谱和核磁共振技术对重质原料进行快速评价。
通过及时快速预测重质原料性质，稳定重质原料的性质以满足装置生产要求，并达到经济优化的目的[2]。
近红外[3]快速评价技术具有仪器性能稳定，预测准确性高等优点，已在国内重质原料快速检测中广泛应用。
核磁共振[4]快速评价技术起步晚，存在模型维护困难，硬件易损等问题，导致目前国内应用效果不理想。
1 快速评价技术原理近几年，随着对近红外、核磁等技术深入研究与应用，重质原料油快速评价技术得到了长足的发展。
与常规分析技术不同，近红外和核磁共振快速评价技术均是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型（标定模型）来实现对未知样品的定性或定量分析。
具体的分析过程主要包括以下几个步骤：1）选择有代表性的样品并测量其近红外光谱/核磁谱图；2）采用标准或认可的参考方法测定所关心的组分或性质数据；3）将测量的谱图和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；4）未知样品组分或性质的测定。
由快速评价技术的工作过程可见，现快速评价分析技术包括了检测仪（近红外光谱仪/核磁共振分析仪）、化学计量学软件和应用模型三部分。
三者的有机结合才能满足快速分析的技术要求，是缺一不可的。
1.1 近红外技术近红外光谱（NIR）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。
近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收，包含了绝大多数类型有机物组成和分子结构的丰富信息。
原油快速评价技术在原油调合中的应用
原油快速评价技术在原油调合中的应用王明辉;周家庆;冯晓东;鲍明忠【摘要】Crude oil blending has become an indispensable means in our country’s petrochemical enterprises,because there are many varieties of crude oil and the property fluctuation becomes bigger and bigger. The key to ensure the results of oil blending is the prediction of crude oil property. This paper introduces an oil rapid evaluation system which is based on the technology of near infrared spectral technology to get the oil property quickly and accurately,provide the basis for optimization of crude oil formula and ensure the stability of oil property after blending.%我国炼油化工企业加工的原油品种多、性质波动大，原油调合已经成为必不可少的手段。
为了确保原油调合的效果，关键要解决原油性质预测的问题。
文中阐述了原油快速评价系统的应用，采用近红外光谱分析技术及时准确的获取原油性质，为优化原油配方提供依据，确保调合后原油性质稳定。
【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P17-19)【关键词】快速分析;原油调合;原油性质;红外光谱【作者】王明辉;周家庆;冯晓东;鲍明忠【作者单位】南京富岛信息工程有限公司，江苏南京210061;南京富岛信息工程有限公司，江苏南京210061;中国石油化工股份有限公司金陵分公司生产计划处，江苏南京210033;中国石油化工股份有限公司金陵分公司生产计划处，江苏南京210033【正文语种】中文【中图分类】TE622.9近几年来，我国大多数炼化企业都面临着原油产地多元、种类复杂、性质多变的问题，总体倾向是劣质及重质原油比例持续升高，严重影响原油加工效率和产品质量［1］。
原油含水率的红外光谱快速检测技术
光谱，进行波长筛选并用“一阶导数+减去一条直线+SG 卷积平滑（17）”法对光谱进行预处理，对谱图进行分析，并用
偏最小二乘法建立关于原油含水率的定量检测模型。最终建模相关系数 R 达到 94.44%，交互验证均方根误差
RMSECV 为 4.11，相对分析误差 RPD 为 3.04；预测相关系数 R 为 83.54%，预测均方根误差 RMSEP 为 7.44，模型稳
(北京工商大学 食品安全大数据技术北京市重点实验室，北京 100048)
摘 要: 该文旨在探索一种基于红外光谱技术的原油含水率快速检测方法，研究采用油田提 种含水率、5 种矿化度，共计 75 个不同属性的油水乳状液。采集 75 个配制样本的红外
收稿日期: 2019-08-15；收到修改稿日期: 2019-09-14 基金项目: 北京市自然科学基金项目（4182017）；全国大学生科学研究与创业行动计划（201810011090）；北京市教委科技计划
一般项目（KM201810011006）；油田开发研究院合作项目（DQYT-1201002-2018-JS-406) 作者简介: 杜 馨（1995-），女，山东青岛市人，硕士研究生，专业方向为光谱快速检测。 通信作者: 孙晓荣（1976-），女，北京市人，副教授，硕士生导师，主要从事智能测量技术与数据处理、系统建模与仿真方法、智 能控制方法研究。
第 46 卷 第 1 期 2020 年 1 月
中国测试 CHINA MEASUREMENT & TEST
Vol.46 No.1 January, 2020
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2019080036
原油含水率的红外光谱快速检测技术
杜 馨， 孙晓荣， 刘翠玲， 杨雨菲， 李敬琪
原油的快速评价
就不得不留出一定安全余地 ，使得处理量降低 ，高
收稿 日期 ： ０ １ １— ３ ２ １— ２ １ 网络 出版时 间 ：２ １一 卜 Ｏ ０２Ｏ ６
也要求及时得到原油评价的结果 ， 以便按质论价。
网络 出版 地址 ： ａ ／ ｈ ｐ：ｗｗｗ．ｎ ｉ ｅ／ｃ ／ｅａｌ １１ １ ． ２ １ ０１ ６１ ４ ．０ ．ｔ ／ ｃ ｋ ． ｔ ｍｓｄ ｔｉ５ ．７ ８ＴＥ．０ ２ ０ ．０ ８０ ８ｈｍｌ ｎ ｋ ／
陆婉珍 ， 褚小 立 ． 油的快 速评 价 ［ ． 原 Ｊ 西南 石油 大学学 报 ： ］ 自然科 学版 ，０２ ３ （） 卜 ５ ２ １， ４ １ ： ．
一
直在进行此项工作 ， 发展到现在 ， 已有一套完整 的评 价 方法 ［ ３。其 主 要 内容 见表 １ ３ ］ 。为 了更 深入 地 配合炼厂加工需要 ， 详细的评价中还包括了汽 、 、 柴
水 分
盐含 量 闪点 （ 口杯 法 ） 开 酸值
ＧＢ／ ８ ２ Ｔ ９ ９ ＧＢ／ ６ ３ Ｔ ５ ２ ＧＢ／ ６ Ｔ２７
Ｖ＿ ＿ ４Ｎｏ １ ｅ ． ０ ２ ０ ３ ｌ ． Ｆ ｂ ２ １
编辑部网址 ：ｈ ： ｗｗｗ． ｕ ｂｔ ｍ ｐ ／ ａ ／ ｓ ｘ ．ｏ ｗｐ
文章编号 ：１７ —５ ８ （０ ２０ —０ ０ —０ ６４ ０６２ １）１ ０ １ ５ 中图分类号 ：Ｔ ６２ Ｅ ２
ＤＯ ： １． ８３ ． ｓ ．６４ ０ ６２ １． １０ １ Ｉ ０３ ６ ￣ｉ ｎ １７ —５ ８ ．０ ２０ ．０ ｓ 文献标识码 ： Ａ
ＧＢ， ｌ Ｔ５ ０
倾 点 蜡含 量
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（ 国石 化 石 油 化 工 科 学 研 究 院 ，北 京 １ ０ ８ ） 中 ０ ０ ３
摘 要 ： 于 ３ ５种 原 油 建 立 原 油 近 红外 光谱 数 据 库 ， 过 偏 最 小 二 乘 方 法 建 立 快 速 测 定 原 油 主 要 性 质 的 基 ４ 通
分 析 模 型 。利 用 原 油 近 红 外 光 谱 指 纹 特 征 提 出原 油 种 类 精 确 识 别 方 法 一 移 动 相 关 系 数 法 ， 合 原 油 评 价 数 据 结
究针 对我 国加工 原油 的特 点 （ 单 种类 原 油 外 ， 除 多
套 较 为完 整 的原 油 评 价 方 法 ， 这 些 方 法 分 析 但 的需 要 。目前 ， 存 在 较 为 完 善 的 原 油 评 价 数 据 也
数是 混兑原 油 ） 基 于原 油 近红 外 光 谱 库 和 中 国石 ，
ｌ 原 油 近 红 外 光 谱 数 据 库 的 建 立
１ １ 原 油样本 的收 集 ． 收集 国 内外有代 表性 的原 油样本 ３ ５种 ， 油 ４ 原 种类 基本 覆盖 了世界 主要 原油 产 区 ， 度 （ ０℃ ） 密 ２ 、
繁 。针 对 以上 情 况 ， 内外 大 型 石 化 企 业 都 正 在 国 基 于多 种现代 仪器 分 析 手段 研 发 原 油快 速 评 价技 术 ， 括 色 谱一 谱 联 用 （ — 包 质 ＧＣ ＭＳ） 核 磁 共 振 、
紫外可 见 光 和 中 红 外 光 之 间 的 电 磁 波 ， 波 长 范 其
围为 ７ ０ ２ ｍ， ８ ～２５ ６ｎ 由分子 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 ， 要 反 映 主 的是含 氢 基 团 （ — Ｈ、 ～ Ｈ 和 Ｓ Ｈ 等 ） 动 的 Ｃ Ｎ — 振 倍 频 和 合 频 吸 收 ， 有 丰 富 的结 构 和 组 成 信 息 。 具
但 与 中红 外 光 谱 的 基 频 信 息 相 比 ， 红 外 光 谱 的 近 吸收带 较 宽 且 重 叠 严 重 ， 须 采 用 化 学 计 量 学 方 必 法 建 立 较 复 杂 的 分 析 模 型 才 能 得 到 可 靠 的
结果 。 与汽油 、 油分 析 不 同 的是 ， 油 评 价 不 仅需 柴 原
关 键 词 ： 红 外 光 谱 原 油 快 速 评 价 模 式 识 别 移 动 相 关 系 数 法 库 光 谱 拟 合 法 近
原油 评 价 在 原 油 开 采 、 原油 贸 易 和 原 油 加 工 等方 面发挥 着 十分 重要 的作 用 。尽 管 现 已建 立 了
一
谱 分 析方法 逐个 建 立校 正模 型 是 不 可行 的 。本 研
石 分 析 与 评 定
油
炼
制 与
化
］
２ｌ ０ ２年 １月
Ｐ ＥＴＲ０ＩＥＵＭ Ｒ（ ＣＥ Ｓ ＮＧ Ｐ ） Ｓ Ｉ ＡＮＤ Ｐ ＥＴＲ（ ＣＨＥＭ Ｉ ｊ ＣＡＬ Ｓ
第４ ３卷 第 ｌ 期
近 红 外 光谱 用 于原 油快 速 评 价 的研 究
褚 小 立 ， 田松 柏 ，许 育 鹏 ，王 京
谱 仪测 定 原油 的 近红 外光 谱 ， 光谱 范 围为 ３８ ０ ０ ～
１ ０ ｍ ， ００ ０ｃ 分辨 率 ８ｃ ｒ ， 积扫描 次数 ６ ｎ 累 ４次 ，
收 稿 日期 ：２ １一６２ 修 改 稿 收 到 日期 ： ０ １ ８１ 。 Ｏ １Ｏ ４； ２ １ ０ —８
作 者 简 介 ： 小 立（ ４ ） 博 士 ， 级 工 程 师 。 从 事 分 子 光 褚 １７ ９ ， 高
原油 ３ ３个 、 蜡一 石 中间 基 原 油 ３ １个 、 问一 蜡 基 中 石 原 油 ２ 个 。这 些原 油均 为 中国石化原 油评 价数 据 ５ 库 入库 原 油 ， 油 的基 本 性 质 均 由现 行 的标 准 方 原
法测得 。
１２ 近红外 光谱 的测 定 ．
采 用 Ｔ ｅｍｏＡｎ ａｉＩ傅立 叶变 换 近红 外 光 ｈ ｒ ｔｒ ｓ１
１ ０ ９ ｇ Ｃ Ｉ、０ ０ ～ ５ １ 和 ０ ０ ． ０ ／１。 ． ３ Ｔ ．０ ． １～ １ ． Ｏ １ ５
ｍｇ ） ｇ ４ Ｋ（Ｈ／ 。３ ５种 原 油 中 ， 蜡 基 原 油 ８ 石 ２个 、 中
间 基 原 油 １ ５个 、 烷 基 原 油 ６ ０ 环 ９个 、 烷 中 间 基 环
（ ＮＭＲ） 和近 红外 光谱 （ Ｒ） ＮＩ 等 ］ 其 中 近红 外 光 ， 谱方 法 由于 测 量 方 便 、 率 快 、 本 低 ， 可 用 于 速 成 并 现 场或 在线 分析 而 倍 受青 睐 ］ 。近 红 外 光是 介 于
硫质 量 分 数 和 酸 值 的 分 布 范 围 分 别 为 ０ ７ ９ ． ６ ～
化原 油评 价 数 据 库 ， 出一 套 完 整 的 原 油 快 速 评 提 价解 决方 案 。
时 间长 、 作 量 大 、 本 高 ， 不 能 满 足 实 际应 用 成 远 库并 不 断得 到更 新 和 扩充 ， 原 油 的性 质 会 随 时 但 问发生较 大变 化 ， 在 储 运 过 程 中经 常发 生 不 同 且 种类 原 油混合 的情 况 ； 外 ， 质 （ ２ 如 Ｏ℃ 下 的密 度 、 炭 、 残 酸 值 、 含量 、 含量 、 含 量 、 青 质 含 量 和实 沸 硫 氮 蜡 沥