近红外光谱用于原油快速评价的研究

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。

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。

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。

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］。

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。

基于近红外快评技术优化原油储罐布局本文论述了近红外原油快速评价技术特点，并通过利用近红外快速评价技术优化调整原油混储布局，完善改造工艺设施，实现原油储存库容冗余度减少、送装置加工性质稳定。

【关键字】原油，近红外、快速评价，优化，储罐0背景兰州石化公司拥有1050万吨/年原油一次加工能力，其中3套常减压装置加工能力500万吨/年，加工低硫低酸石蜡基原油，包括长庆、青海、牙哈等;4套常减压装置加工能力550万吨/年，加工高酸中间基原油，包括南疆、北疆、吐稠、北稠、吐哈等10多个区块的原油。

1.原油混储输转存在问题油品储运厂主要承接兰州石化公司加工原油管输接收、火车接卸、储存和送装置加工任务。

目前，厂内用2座10万立储罐、2座5万立储罐收储原油末站转输来的新混油，顺序通过4套常减压抽油泵直抽加工;用1座10万立储罐、1座5万立储罐、1座3万立储罐收储原油末站转输来的长庆油，然后将火车槽车运来的青海油按经验比例（≤30%）输送至以上3座储罐混储，最后顺序通过3套常减压抽油泵直抽加工。

1.1 原油仓储冗余度大（1）常减压装置进料方式是利用常减压抽油泵从油品储运厂厂内储罐直抽，通常把罐底油液位保留在5.5～6m，确保常减压抽油泵入口有一定的静压，故导致厂内储罐有效罐容大幅减少，给原油仓储调度增加困难，且增加了罐底混油量，进一步影响常减压进料性质的稳定。

（2）由于石蜡基的长庆油与中间基的新混油顺序输送進厂，为保证长庆油的纯净，不影响3套常减压的加工，在切油头时要求将长庆油往新混油切，从而造成石蜡基原油的浪费。

因此需合理优化储罐安排，尽可能降低油头切换频率。

1.2 送装置加工原油性质不稳（1）4套加工的新混油，由于参与配输的油种来自不同区块的原油且配输比例不稳定，造成新混油性质变化较大，各储罐中存储的新混油彼此性质也存在差异，导致4套常减压进料性质不稳。

（2）3套加工的长混油，由于长庆油与青海油在收储时按经验比例（青海油≤30%）进行混储，混合后原油性质与预期也存在一定的偏差，难以保证3套常减压进料性质的稳定。

石油类红外分光光度法石油是世界上重要的能源之一，其成分复杂，分析石油组分的方法有很多种。

其中，红外分光光度法被广泛应用于石油的分析和检测。

红外分光光度法是利用物质吸收红外辐射的特性，对样品进行定性和定量分析的一种方法。

具体步骤如下：1.样品制备石油样品需要经过一系列的处理过程才能进行红外分光光度分析。

首先，将石油样品与溶剂混合并搅拌，以得到均匀的溶液。

然后，取适量的溶液，将其置于红外辐射透明的样品盒内。

2.光谱仪调节使用红外光谱仪进行光谱分析，需要先对仪器进行调节。

使用标准样品进行校准，调整零点和增益，以确保仪器的准确性和稳定性。

3.测量样品将样品放入红外光谱仪中，通过控制光源和检测器的移动，确定在一定范围内的吸收光谱数据。

根据样品的吸收峰与标准品进行对比，可以确定样品中不同组分的含量。

4.数据处理和分析通过红外光谱仪仪器，获得的吸收光谱数据可以进行进一步的处理和分析。

可以使用专业的软件对光谱进行拟合和峰值提取，得到各个组分的含量及峰谷的位置和强度。

同时，还可以借助数据库中的标准光谱进行定性分析，确定石油样品的化学组成。

红外分光光度法在石油分析中有以下优势：1.高灵敏度和高分辨率：红外分光光度法能够检测样品中微量的组分，并且能够分辨出不同组分的吸收峰。

2.快速分析：红外分光光度法操作简便、快速，可以在短时间内完成对石油样品的分析。

3.多组分分析：石油是一种复杂的混合物，红外分光光度法可以同时分析样品中的多种组分，减少了分析时间和成本。

4.非破坏性分析：红外分光光度法不需要对样品进行破坏性处理，可以保持样品的完整性和可再分析性。

石油类红外分光光度法在石油勘探、炼油和质量监测等领域得到了广泛的应用。

通过该方法可以快速准确地确定石油样品的化学组成，为相关领域的研究和生产提供了重要的技术支持。

近红外光谱技术在油品检测中的应用摘要：油品分析是炼油过程中一项重要的工作，对油品的成分和质量进行检验，可以获得相应的数据，从而为油品的有效应用提供依据。

近红外光谱分析技术是一种间接测定方法，运用光谱技术和光线技术，对油品中的辛烷值等参数进行快速检测和判定，并且获得准确的判定结果。

本文就主要针对近红外光谱分析技术在油品分析中应用的相关问题进行简单的分析。

关键词：近红外光谱分析技术；定量分析；定性分析；油品分析所谓的中红外光谱，实则指分子对特定波长的红外线进行选择性的吸收，进而实现内部分子间的振动能级和转动能级的提升。

在这个过程中对红外线吸收的现象进行检测，如此一来就得到了相关物质的中红外吸收光谱。

在化学研究中又会将其称作分子振动光谱或者是振转光谱。

一般在对其进行具体的检测时，所运用的仪器为棱镜与光栅谱仪、傅里叶变换中红外光谱仪。

其中，尤以傅里叶变换中红外光谱仪应用最为广泛。

中红外光谱在对不同油品检测中效果比较好，能够快速获得油品的物质信息，具有良好的适用性，现中红外光谱仪已经广泛的应用于油品分析，对快速分析油品质量指标起到了关键性的作用。

1近红外光谱技术的概念近红外光谱技术是一种常见的分析手段，它以物质对红外光的吸收作为理论基础。

它是介于中红外光（2500～25000nm）和可见光（400～780nm）之间的电磁辐射波，一般将近红外光谱区定义为780～2526nm（波数范围为12820～3959cm-1）的区域。

由于近红外光谱区与有机分子中含氢基团（C—H、O—H、N—H）的振动频率吸收区相一致，所以通过扫描样品的近红外光谱，就可以得到样品中含氢基团的特征信息。

同时，利用近红外光谱技术分析样品具有简便、快捷、高效、准确、价廉、不破坏样品、不消耗化学试剂、不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多的青睐。

2近红外光谱技术的原理近红外光谱(波长范围780-2526mm)的产生主要是样品分子中含X-H键(X为C,O,N,S等)基团的化合物在中红外区域基频振动的倍频及合频吸收。

近红外光谱分析技术在石化领域中的应用摘要：近红外光谱分析技术尽管是一项全新的技术，但对其的应用非常广泛，在化工分析领域的应用取得了理想的效果。

因此，本文针对近红外光谱分析技术在化工分析领域的应用做出了进一步探究，对近红外光谱分析技术的发展以及原理、近红外光谱解析技术的主要特征、近红外光谱解析技术的缺点、在石油化工领域当中的实际应用给出了详细的分析。

关键词：近红外光谱；化工分析；应用近红外光谱技术为应用有机化学物质，在波长为780～2526nm的近红外光谱区的电磁波的光学特征，能够对化学成分含量进行快速检测。

现在，应为各项科学技术的进步和提升，近红外光谱的发展有了更大的进步，对于该项技术的应用，在农业、矿业以及医疗中有着广泛的应用，尤其是在化工分析领域有着巨大的价值作用，促进了化工行业的发展。

1近红外线光谱分析技术的发展以及原理1.1 近红外线光谱分析技术的发展近红外线为介于紫外—可见光以及中红外光当中的电磁波，波长的具体范围为780～2526nm。

主要是分子在经过振动之后产生的非谐振性，可使分子发生振动，并从见基态向高能跃迁时产生见，这样便反映出含氢基团X-H振动的实际倍频以及合频吸收。

不同的亚甲基以及甲基基团，或者相同的基团所处的化学环境不同，其近红外吸收波长和具体的强度都是不同的，近红外光谱的结构组成信息会更加丰富，所以在石化产品以及药品中有着非常广泛的应用。

在20世纪70年代，近红外光谱区域被视为光谱当中的垃圾箱，在与中红外光谱进行比对之后便会发现，近红外光谱见的锐锋以及基线分离的锋比较少，很多都是重叠的宽谱带，没有相应的指纹性。

其中，倍频以及合频吸收会非常容易受到氢键和温度的影响，所以不能使用传统的红外光谱学方式鉴定分子结构。

因为这些原因对该项基础产生了非常严重的影响，一直到20世纪80年代，因为化学计量学以及光纤的发现，加之计算机技术以及检测设备的普及应用，近红外线光谱慢慢的得到了发展，被确立为独立的分析技术。

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。