郭洪刚
山东清沂山石化科技有限公司
摘要：在石油化工领域中，测定某种离子的含量通常是探究地层中剩余油饱和度、油气之间物质、油田水受干扰情况等环节中常用的方法。传统的石油化工系统中沿用多年的是相对复杂、烦琐的化学分析方法，比如，重量法、原子吸收法等，不仅离子间相互干扰严重准确度还不高。离子色谱法的应用能够有效提高石油化工领域中对阴阳离子的检测灵敏度和准确度，并且可以直接测得一价阳离子含量，阴离子测定范围也有所扩大，是石油化工领域中重要的技术之一。
关键词：离子色谱；石油化工；应用
1离子色谱法概述
离子色谱法是一种用电导检测器连续检测离子交换树脂分离出的物质电导变化的色谱方法，利用的是离子能够被分离、检测的特点。离子色谱法根据不同的离子分离方式可划分为HPIC离子交换色谱法、HPIEC离子排斥色谱法、MPIC离子对色谱法。随着研究的不断深入，离子色谱法的检测范围已经从无机阴阳离子扩大至糖类、氨基酸、蛋白质、生物碱等有机物，甚至逐渐进入法医学领域。随着离子色谱法的应用范围逐渐扩大，离子色谱法的前处理环节也进行了相应的改变，从简单的转化、浓缩、富集转为将液相处理成能够满足离子色谱法应用要求，能够保护色谱柱，能够将有机元素转化成无机阴阳离子。离子色谱法有其他分析测定方法没有的优势：检测速度快、灵敏度高、选择性优秀、可以同时测定多种离子化合物、稳定性高。离子色谱法用于常见阴阳离子的分离和测定，比如，氟离子、氯离子、溴离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子等常见阴离子和锂、钠、铵根离子、钾、镁、钙等常见阳离子的检测耗时通常在10min以内。离子色谱法的检测浓度范围在ug和mg之间，比如，当进样量为50uL时，可检出离子的最小范围是10ug/L。离子色谱法可以通过不同的分离、检测系统来完成有机、无机阴阳离子的选择性检测，大多数液相检测中前处理环节只需要做稀释和过滤，只有少数情况复杂的检测才需要做额外处理。在离子色谱法中，苯乙烯、二乙烯苯聚合物是常见的填料，这种树脂填料在高pH值范围内也能够保持很好的稳定性，不会因为强酸或强碱淋洗液而出现化学变化，因此，应用范围广，结果产出稳定性高。
2离子色谱法在石油化工领域的应用分析
2.1离子色谱在油气田勘探开发中的应用
石油开采是石油化工的基础工作，是保证石油化工生产能力的重要前提。在石油开采过程中，油气田勘探是非常重要的。它不仅可以查明地下油气田的位置和大致储量，还可以跟踪石油开采过程中剩余油饱和度等参数，帮助开采人员及时调整开采方式，保证石油开采的质量和效率。油田的地层水和注入水在与石油、天然气接触的过程中，会衍生出高矿化度、高有机物浓度、含有大量不溶性微粒的特殊状态。油田水的分析有助于生产技术人员了解地下油气田的演化过程，判断油气田的类型，调整钻井液的配比，提高石油开采的质量和安全性。在油气田勘探中，示踪剂是重要的辅助检测工具。溴通常用作示踪剂。通过溴含量的检测，可以有效地了解地下油田剩余油饱和度和油水连通性。在传统的石油化工生产中，溴的检测技术主要是分光光度法、碘量法等。检测质量和稳定性还不能满足石油化工生产的需要。改为离子色谱后，检测准确率和效率均有所提高。常用于检测溴的离子色谱法中以IonPacAS19-HC型分离柱为离子分离交换柱，以氢氧化钾溶液为淋洗液，分离液相中的溴离子来进行电导检测。
2.2离子色谱在油田水分析中的应用
注水是目前世界范围内地下油田开采的主要开发方式，通过注水一方面可以驱动石油向开采井处汇聚，提高开采质量和效率，另一方面，可以填充石油开采后留下的地下空洞，避免地下岩层结构出现大面积、突然变化。但随着注水开采的不断深入，地下油田中水量越来越多，油田水中的常量离子浓度必然会因注水干扰而发生变化，逐渐偏离原始的浓度特征，且这种偏离难以恢复。但如果技术人员能够准确分析油田水离子浓度的变化规律，还是能够借此了解地下油气田中剩余油饱和度等方面的参数变化，推测出地下石油受到注水干扰的程度，反映出储层的连通性，从而提高注水井、开采井的分布质量，提高石油开采效率。
以安棚油田为例，通过离子色谱法可直接测得不同井中油田水的离子含量，通过阴阳离子的测定可以明确划分注水井、浅层储层、中层储层、深层储层中油田水离子含量的差异性，掌握注入水矿化的时间和程度，为避免离子含量升高结成水垢做好准备和预防措施。要想预防水垢，检测的对象主要是碱金属离子、铵根离子等阳离子，离子分离交换柱以IonPacCS10和IonPacCS12A为主。
2.3离子色谱在石油炼制过程中的应用
在石油炼制过程中，离子色谱法主要用于分析催化剂和浸渍液中阴离子的浓度，快速检测脱硫剂中的有效成分，辅助石油炼制技术的发展。在石油炼制领域，催化剂和脱硫剂是两个重要的组成部分。催化剂主要分为加氢催化剂、重整催化剂和裂化催化剂，用于炼油的不同环节；脱硫剂是提高炼油过程环保水平的重要药剂。脱硫剂的脱硫效率直接影响能源的清洁度。通过分析和测量催化剂上残余阴离子的浓度，技术人员可以掌握催化剂装填过程中金属离子的活性，因为不同种类和数量的阴离子对金属离子的活性有明显的影响。研究残余阴离子的浓度可以指导催化剂的进一步研究和进展。通过对脱硫剂中活性组分的分析检测，技术人员可以了解热稳定盐的生成效果，间接了解脱硫剂的脱硫效率，因为酸性气体和脱硫剂会产生甲酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐等热稳定盐。
2.4离子色谱法在石化废水处理中的应用
在石油化工废水中，氯离子、溴离子、硝酸根离子和硫酸根离子是废水处理的主要对象。如果将含高浓度离子的废水直接排放到天然水体中，势必造成水体污染，这些离子的处理效果应作为油田和采油厂废水处理的标准。离子色谱法可以帮助技术人员快速检测排放废水中的阴阳离子浓度。离子色谱法作为衡量废水处理是否达标的一种手段，也是推动石化行业废水处理技术优化和改进，尽可能提高石化行业环境友好性的重要参考源。
2.5注水开采
注水开采是油藏开发的主要方式,随着开发的深入,油田水中常量离子浓度必然受到注水的干扰,虽然已难以恢复原始油田水的离子浓度特征,但是可以通过分析受注水干扰的油田水常量离子特征,了解其平面分布状况,从而推测油田水受干扰的程度,反映储层的连通性,为注水井的布置提供地球化学依据。通过简单的稀释处理,分析了泌阳凹陷安棚油田水中的阴、阳离子。该方法可直接测得一价阳离子,也可以测定原子吸收光谱法所不能测定的阴离子。通过对安棚油田不同井的油田水的分析,表明注水井、浅中层系、深层产油气层油田水的离子含量具有明显的差异性。回注水的测定对于控制注入水的矿化度和注入时间具有指导意义。同时可以保持回注水与油田水离子组分的一致,避免局部油田水矿化度及主要离子含量升高,防止在输送管道中形成水垢,提高生产效率和消除事故隐患。
结论
目前，离子色谱已经成为很多领域中的重要检测手段，为如石油化工产业的发展提供了重要参考数据，未来离子色谱还拥有更加广阔的发展空间。我国还需要继续进行离子色谱技术的研究和应用，进一步扩大其使用范围，充分发挥离子色谱技术的价值和作用。
参考文献：
[1]王诗语,凌凤香,韩博,高波.氧弹燃烧-离子色谱法测定生物质固体燃料中的硫含量[J].现代化工,2020,40(06):234-236+240.
[2]杜娟,法芸,张经华,郑岳,梁文辉,杜芳林.离子色谱在能源领域中的应用[J].现代仪器与医疗,2019,21(01):23-26+46.
[3]杜娟.离子色谱法在细菌培养液水溶性代谢物分析中的应用[D].青岛科技大学,2019.
[4]李波.低压离子色谱单柱法测定阴离子及建立离子色谱保留模型的研究[D].四川大学,2020.
[5]俞鹏程,祝元春.单柱离子色谱技术在石油化工分析中的一些应用[J].石油化工,2020(02):105-109.