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《仪器仪表与分析监测》2013年第2期
傅立叶变换光谱分析仪在石油炼制中的在线应用
On-line application of Fourier transform spectrum analyzer in petroleum refining
钱坤
(安徽万纬工程管理有限责任公司,安徽安庆246001
摘要]在线傅立叶变换光谱近红外分析仪在成品油生产中能够实现对成品油性能指标的精确分
析,提高生产效率,降低装置能耗,改善油品质量,降低生产成本。介绍在线傅立叶变换光语近红外分
析仪在石油炼制成品油生产中的应用,包括傅立叶变换光谱近红外分析原理、样品采样、样品预处理、
光谱分析、数模转换、样品回收及排放系统等。
[关键词]傳立叶变換;近红外仪;光学结构;数模转换;在线应用
[中图分类号]TP274.2
[文献标识码]A
引言
1分析仪基本原理
傅立叶变换光谱近红外分析仪是利用气体或1.1红外线的特征
液体对红外线吸收原理制成的一种分析仪表。它
红外线是一种电磁波。电磁波按波长的长短
具有灵敏度高、反应快、分析范围宽、选择性好、可分为:r射线、x射线、紫外线、可见光、红外
抗干扰能力强等特点,是分析仪表中应用比较多线、无线电波等。可见光是由紫、蓝、绿、黄、橙
的一种光谱分析仪,被广泛应用于石油、化工、和红各种颜色的光谱组合而成。红外线是波长在
冶金等工业生产中
可见光中红色光波长以外的一段光线,故称为红外
(接上页)
2)测量误差:≤±5%(标样),≤10%参考文献
(实际水样)
1]国家环境保护标准《HI537-2009水质氨氮的测定
3)重复性误差:≤±5%
蒸馏一中和滴定法》
4)最小测定时间:30分钟
2]彭伟,吕秀荣,陈永立.蒸馏和滴定法测定水中氨氮
的过程优化.新疆石油科技,2007年(01)(第17卷)
3结论
3]穆季平,李红娟.蒸馏一滴定法测定废水中氨氮的方
基于蒸馏滴定法的氨氮在线监测仪具有结构
法研究.河南大学学报(自然科学版),第36卷第3
简洁、可靠、维护方便等优点;测量结果准确,
期2006(09
和实验室方法一致性好,能较好地满足水污染源[41《TCS30技术手册)TAOS公司
5]刘双喜一,丁後玲.基于TCS230的便携式数字化调
氨氮在线监测的要求。在泰州市的多个污染源监
色仪的系统设计.新器件应用,第九卷第九期2007
控点上的应用均取得较好的效果。
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傅立叶变换光谱分析仪在石油炼制中的在线应用钱坤
线。其波长为0.75-1000pm。工程上又把红外线及调合后成品汽油的研究法辛烷值(RON)、马达法
所占据的波段分为四部分,即近红外、中红外、辛烷值(MON)、烯烃含量、芳烃含量、苯含量、
远红外和极远红外。
氧含量、馏程D10%、50%和90%及FBP终馏点
红外线除了具有与可见光的反射、折射、直和密度、初馏点等参数。在线傅立叶变换光谱近
线传播特征外,还具有以下特征:
红外分析仪系统把分析出来的成品汽油的各成分
1)受热物体是红外线的良好发射源,即红外同计算机中的模型相比较,计算出各调合组分油
线辐射容易产生。
的配比和流量,将各组分油按不同的比例经液体
2)在整个电磁波谱中,红外线波段的热功率湍流扩散和静态混合器的混合,达到均匀混合状
最大。因此,红外线辐射又称为“热辐射”。
态,使调合出的成品汽油满足国家标准的质量要
3)红外线辐射容易被物体吸收并转换成热求及调合模型计算结果,达到生产计划所要求的
能,而物体的热能变化又容易被检测出来。
产品质量和产量。
目前,红外线分析仪主要是利用1~25um之
间的一段光谱。
3分析仪光学结构
1.2分析仪的分析基础
傅立叶变换光谱近红外分析仪是通过测量样
由于各种气体或液体的分子本身都具有一品对光的特征吸收来进行对样品的分析。傅立叶
个特定的振动和转动频率,只有在红外光谱的变换光谱近红外分析仪有一套迈克尔逊干涉仪。
频率与分子本身的特定频率相一致时,这种分它由半反射镜、定镜、音频线圈驱动的动镜、光
子才能吸收红外线。所以,各种气体或液体并纤分東器及宽谱红外光检测器组成。NR805AG的
不是对所有不同波长的红外线都能吸收,而是光学结构原理见图1
具有选择性吸收的能力,即气体或液体只能吸
定镜
全光谱
收某一波长范围或某几个波长范围的红外线。
这是利用红外线对气体或液体组成定性或定量
光源激光检测器
半反射
傅立叶变换
分析的基础。
傅立叶变换光谱近红外分析仪主要是利用波
F涉图
长为0.75-3um之间一段红外线光谱,并且在检
氨氛激光
测分析时将相干光干涉图经傅立叶变换解析成光
器一参比
光源
动镜
谱图,故称为傅立叶变换光谱近红外分析仪。
砷化嫁钢测器
参比光束
2分析仪的在线应用
横河NIR805AG分析仪是一种傅立叶变换近红
样品光束
砷化嫁锢检测器
外光谱分析仪。中国石油化工股份有限公司安庆
图1NR805AG的光学结构原理图
分公司在汽油调合生产中,用它对汽油调合的各
组分油和成品汽油进行检测分析。
3.1干涉仪
中石化安庆分公司成品汽油的调合生产是将
在相干光中,如果两束光无光程差,光强度
炼油装置中的S-Zorb汽油(催化1、催化Ⅱ、催化会迭加;当存在光程差时,光强度会有一定程度
Ⅲ汽油)、拔头油、重整汽油、抽余油分别通过各的抵消。干涉仪是通过动镜与定镜的两束光来产
自专用组分油泵输送到汽油调合系统。四种组分生干涉光的。对于多波长的光,通过干涉仪可以
油在管道静态混合器混合后,调合生产出93JHJ、得到一个干涉图。对干涉图进行解析,就可以得
97JHJ乙醇汽油及93JHJ、97JHJ车用汽油。
到不同波长下的光的吸收情况。
在调合过程中,采用在线近红外分析系统,
干涉仪是近红外光谱分析仪的主要部件。傅
通过探头的采样,在线实时检测分析出各组分油立叶变换方式是目前测量速度最快、光谱准确性