摘要：现代仪器分析具有分析速度快、样品用量少、精密度高、重复性好等特点，已经广泛应用于原油及石油产品的分析和评价工作。文中对常用的色谱分析技术、光谱分析技术、质谱分析技术及色谱联用技术等油品分析技术进行了探讨。
关键词：仪器分析技术；油品分析；应用
1前言
随着人类社会对能源需求的增加，石油产品的种类越来越多。对石油产品进行分析，测定其理化性质和组成，对石油产品进行表征的工作也越来越多。石油产品种类繁多，组分极其复杂。当今石油产品分析几乎应用了现有的所有分析方法，既有化学分析方法，又有仪器分析方法;既有传统方法和在其基础上更新改进的方法，又有新发展起来的方法。本文对现代仪器分析技术在油品分析中的应用进行探讨，对于不同情况选择最佳油品分析方法具有指导意义。
2色谱分析技术
色谱法种类众多，其中石油产品分析常用的主要有气相色谱法、高效液相色谱法和薄层色谱法。
气相色谱法(GC)主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。气相色谱油气实验室油气分析的一般步骤为确定仪器配置，样品预处理，确定初始操作条件，分离优化条件，定性鉴定与定量分析。气相色谱仪器配置主要选择色谱柱，检测器，载气，进样装置，工作站等。气相色谱仪色谱柱可分为填充柱和毛细管柱两种，毛细管柱进样量少，分离效能高，是色谱柱发展的趋势，然而在永久气体的分析中，填充柱具有更强的分离能力。现行常用的检测器主要有:氢火焰离子化检测器(FID)、热导检测器(TCD)、火焰光度检测器(FPD)、电子俘获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)，针对不同的污染物选择不同的检测器。在实际分析中，气相色谱仪一般选定一种载气，通过改变色谱柱(即固定相)以及操作参数(柱温和载气流速等)来优化分离，最终获得油气组分与含量，指导实验实践。
上世纪70年代以来，利用气相色谱图与石油及石油产品馏程分布之间的相关性，表征原油、石油馏分和石油产品的蒸发性能，成为气相色谱在评价石油产品方面最重要的应用之一。徐亚贤建立了使用非极性固定液SE-30填充柱的气相色谱方法，成功测定了含烯汽油中共轭二烯烃的含量，大大缩短了检测时间。廖珊用气相色谱测定了汽油的八项指标:辛烷值、密度、蒸气压、沸点、热值、馏程、碳含量、平均分子量。气相色谱与质谱联用在有机混合物的分离和结构分析中也应用很广泛。
高效液相色谱是在柱色谱基础上发展起来的。它以液体作为流动相，采用高压泵、高活性柱填料和高灵敏度检测器，突出优点是，分析速度快，柱效高，检测灵敏度高，使定量分析的准确度大大提高。特别是计算机技术的引入，可实现分析条件的最佳化，能快速选择分析条件和作准确的定量处理。液相色谱与毛细管气相色谱联用，可以承担几乎绝大部分有机分离分析任务。
3光谱分析技术
光谱学方法主要包括分子光谱和原子光谱。从广义上讲，物质的分子吸收各种辐射能量发生能级跃迁，产生吸收、发射、散射和电离等都属于分子光谱范围。用于有机结构分析的分子光谱，按能量高低可分为紫外-可见光谱(UV-Vis)、近红外光谱(NIR)和红外光谱(IR)。一般用于元素分析的原子光谱包括原子吸收光谱(AAS)、原子发射光谱(AES)、X射线荧光光谱(XRF)等。常用于油品分析的有红外光谱、紫外光谱、近红外光谱、原子吸收光谱和X射线荧光光谱。红外光谱技术成熟，提供的结构信息非常丰富，因而应用最广最多;紫外-可见光光谱应用范围窄，给出的信息贫乏，分析结果可靠性有限，因而在石油化工分析中的地位日趋下降。
近红外光谱技术(NIR)是一种简单快速的分析方法，样品的近红外谱图与油品的大部分物理化学性质有关联。
石油产品主要组分为烃类化合物，其组成不同的油品在光谱图上都有各自的明显的特征吸收，即近红外光谱图中包含了油品详细的组成信息。如果油品的光谱相同，其组成也相同，反之亦然。如果我们建立了油品光谱与其质量参数之间的对应关系(称为分析模型)，那么，只要测得油品的光谱，通过光谱和上述对应关系，就能很快得到所需要的质量参数数据。目前，近红外光谱技术在原油和石油产品性质的分析上得到广泛应用。近红外光谱在石化分析中的应用以对化合物的C-H、N-H、O-H等基团信息的测定为基础。这些信息可用于轻质燃料油(适用范围为柴油、喷气燃料和汽油)的质量指标测定和生产过程控制。
原子吸收光谱灵敏度高，定量分析准确，分析速度快，可测范围广，在石化分析领域保持了很强的生命力，主要用来测定油品当中的Ca、Ba、Zn、B、Pb、Mg、Mo、Se、Ce、Cr等金属元素。
X射线荧光光谱法是利用X射线照射样品，引起原子内层电子的复杂迁移，发射出特征性荧光射线，根据荧火射线的特征信息来定性定量测定元素含量。X射线荧光光谱法在石油产品添加剂剖析中也应用较多。另外，有不少人对用X射线荧光光谱法测定石油产品中的硫含量进行了实践和探索。
4质谱分析技术
质谱法(MS)是通过对样品离子质荷比的测定进行定性和定量分析的方法。上世纪60年代，质谱法已应用于汽油、煤油、柴油及润滑油的类型组成分析，现在已有12个质谱分析方法被列为ASTM的标准方法。国内外对质谱法在石油馏分分析方面的应用做了许多的工作。Roussis用质谱法研究了石油馏分中重芳烃的分子量分布。Korai用飞行时间质谱结合其他分析方法，研究了减压渣油氢化脱硫前后组成和结构的变化。凌凤香用质谱法测定了渣油饱和烃的烃类组成。刘泽龙用场解析质谱法测定了减压渣油的分子量。
5核磁技术
核磁共振(NMR)可以提供有关原油和石油馏分化学组成和结构的信息，具有分析速度快、样品用量少的特点。NMR在结构研究方面，尤其是重质油的结构研究方面，具有极大的优越性。Yang通过研究重油NMR谱图的结构参量确定重油的族组成。Chen根据NMR数据预测烃类的粘度。Bansal等利用NMR谱估计和预测沸点范围为50~250℃的汽油和煤焦油中的溴含量，和标准方法比较，相关系数达到0.98。他们还比较了表征中间馏分的烃类型时NMR和MS的不同，发现对于硫含量较高的样品，两种方法的差别比较大。
6色谱联用技术
为了优化分离操作，提高分析数据的准确性，气相色谱技术与其它检测方法配合联用，主要有气－质谱联用(GC-MS)，气相色谱与光谱联用技术(GC-FTIＲ和GC-AES)，多种技术联用(GC-AES-MS联用等)。赵力利用毛细管气相色谱/质谱联用技术测定液化石油气中Cl-C5组分的方法，所测组分相对标准偏差范围较小，采用EI离子源四极杆质谱检测定性，校正因子法定量，准确度高，精密度好;杨永坛等采用气相色谱-氢火焰离子化检测器－硫化学发光检测器(GC-FID-CD)联用技术，建立了催化柴油中各种硫化物类型分布的分析方法;刘颖荣等依据汽油中混合纯烯烃样品溴化后的气相色谱-质谱联用GC-MS数据和GC-AED的元素对比数据，确定溴代烃及其对应烯烃单体的分子式，然后利用已有的烯烃单体文献保留值数据、纯烯烃化合物的反应结果并结合碳数规律和沸点规律，确定了烯烃单体化合物的结构。在气相色谱分析中，单一方法只能产生有限的结果而不能全面的显示出油品的本质属性，气相色谱作为一种油品分析的分离定量技术，可以与其它仪器很好兼容使用，为其它仪器分析提供高纯度、定质量的油样，提供优质油样，深化油品分析。
参考文献：
[1]徐广通，袁洪福.石油炼制与化工，1999，30(9):57~61
[2]陆婉珍，袁洪福，徐广通等编著.现代近红外光谱分析技术.北京:中国石化出版社，2000
[3]冷志光，王莉，成世红.石油炼制与化工，2000，31(4):64~67