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【摘要】石油是当下各国实力发展的重要战略资源，石油改变了这个世界。因为石油，各地经济蓬勃发展，让世界人口在短短150年之内翻了几番。石油让粮食产量暴增，世界贸易范围扩大。因此，对石油及其衍生品的分析就十分有必要开展。
【关键词】油品分析 实际应用
前言
首先解释一下油品分析的概念。油品分析，即指将原油取样，经过加热，使油水分离，然后提取样品进行分析。本文将探讨油品加热的方法，油指纹鉴别的技术，以及润滑油分析的实例和仪器分析技术在油品分析中的应用。
油品加热
油品加热是油品分析的必要且是关键的步骤。一般使用的加热源为炉火，它的加热效率不高，而且有明火，易导致安全事故。那么采用一种什么样的加热源既安全的加热效率高呢?感应电加热是不错的选择。
1、感应加热的基本知识
Michael Farady于1831年建立的电磁感应定律说明，在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时则产生电流。这个定律同时也就是今天感应加热的理论基础。感应加热的原理图如图1所示：
图1 感应电加热原理图
2、感应电技术的特点
(1)效率高，节能；
(2)加热温度高，而且是非接触式加热；
(3)加热速度快——被加热物的表面氧化少；
(4)动态响应快，温度容易控制——产品质量稳定，节能；
(5)产品质量好——工件容易加热均匀，也可以实现局部加热，节能；
(6)容易实现自动控制，实现生产自动化；
(7)作业环境好——几乎没有热和灰尘，且噪声较小；
(8)作业占地少——生产效率高；
整流电路
整流电路为三相桥式不可控整流电路，采用二极管整流。如图2中的方框所示。该电路与电容滤波的单相桥式整流电路的情况类似，只有当交流侧某一线电压高于电容电压时，才有一对二极管导通，输出直流电压等于交流侧线电压中最高的一个波峰值。当线电压低于电容电压时，没有二极管导通，电容向负载放电。这种三相不可控整流电路，比可控的功率因数要高，比单相整流波形要好，并且易于设计制作。
图1 感应加热装置的主电路图
油指纹鉴别
石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，其成分非常广泛。组成石油的化学元素主要是碳(83％～87％)、氢(11％～14％)，其余为硫(0.06％～0.8％)、氮(0.02％～1.7％)、氧(0.08％～1.82％)及微量金属元素(镍、钒、铁等)。石油的性质因产地而异，不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大。石油产品一般是通过原油的蒸馏而得到的。由于石油本身的来源不同和炼制过程的差异使得成品油组分构成也不一致。实现溢油源的排查和确认，这种方法称为油指纹鉴别。
1、油指纹分析方法
油品组分特别复杂，没有一种分析方法可以完全把油品所有的信息做全。
随着分析技术的发展，各种分析方法被用来进行油品分析，从而形成各种各样的“油指纹”。目前实验室常用的油指纹分析方法有：气相色谱法(GC．FID)、气相色谱／质谱法121硼(GC／MS)、高效液相色谱法(HPLC)、红外光谱法（IR）、薄层色谱法(TLC)、排阻色谱法、超临界流体色谱法(SFC)、紫外光谱法(UV)、荧光光谱法及重量法等。
荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、试样量少、分析结果快速、适用于现场操作等优点。而且具有指纹信息来源的多环化合物挥发性和水溶性都非常小，自然风化较慢，所以是一种有效的鉴别方法；但对于相似的原油(成品油)，
它的鉴别能力有限。目前用于油指纹鉴别的荧光光谱主要有普通荧光光谱、同步
荧光光谱、三维荧光光谱、低温荧光光谱、磷光光谱、导数荧光光谱等。红外光谱技术分析具有速度快、效率高、成本低、重现性好的特点，主要用于样品类别鉴定和纯度检验。对于相似的原油(成品油)，它的鉴别能力有一定的局限性。近些年来，将该方法获取的光谱数据与模式识别方法相结合，在一定程度上提高了鉴别能力。
气相色谱可以给出油品的两种信息：色谱图和组分信息。不同的油样，在相同的色谱分析条件下会有不同的谱图。在初步的鉴别中，可以通过气相色谱图的轮廓比较得出结论。这种鉴别虽然只是通过目视进行比较，但却利用全部的色谱信息，气相色谱法是溢油鉴别中首先考虑的方法。
油指纹鉴别指标
目前国际上用于油指纹鉴别指标主要包括正构烷烃、多环芳烃及其同系物、甾萜类生物标志化合物及相应的诊断比值。诊断比值是用来溢油鉴别的重要指标，它受风化影响较小，所以用诊断比值来进行溢油鉴别非常有效，目前常用的诊断比值主要有：
(1)正构烷烃(含姥鲛烷、植烷)诊断比值主要有n~C17／Pr(姥鲛烷)，n~C18／ph(植烷)，Pr／ph，n~Cl7／n~C18等。
(2)多环芳烃诊断比值主要有2-M-N／(2-M-N+I-M-N)，∑P／(∑P+∑D)，4-M-D／(4-M．D+I-M-D)，2-M-P／(2-M-P+I-M-P)等。
热分析技术在润滑油品分析中的应用
1、热分析技术概述
热分析技术是在程序控温下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一项技术，是评定复杂有机物特性的良好方法。此技术可以是程序变温，也可以是程序恒温，具有微量、快速、灵敏、重复性好等优点。目前，热分析技術已成为润滑油质量监控的重要工具，被广泛用于评定润滑油的使用性能及预测润滑油的使用寿命等方面。
2、热分析技术在润滑油品分析中的应用
利用热分析仪器，在恒定的条件下，以适当的速率加热样品，即可得到润滑油的DTA、TG、DTG及DSC热分析曲线。由这些曲线可以得到润滑油分解的起始温度T0、终止温度T100及各种热失比例时的相应温度，还可计算出热效应的峰高和峰面积，进而可对润滑油品的热分析过程进行动力学分析，上述热参数也可决定润滑油品的质量和应用范围。
几种常用的热分析技术
(1)热重法（TG)
在程控温度下，测量物质的质量与温度关系的技术。横轴为温度或时间，纵轴为质量。
(2)微商热重法（TG）
将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶徽商的方法。横轴为温度或时间，纵轴为重量变化速率。
(3)差热分析法（DTA）
在程控温度下，测量物质和参照物之间的温度差与温度关系的技术。横轴为温度和时间，纵轴为温度差，向上表示放热，向下表示吸热。
(4)差示扫描量热法（DSC）
在程控温度下，测量输入到物质和参照物之间的功率差与温度关系的技术。横轴为温度和时间，纵轴为热流率。
仪器分析技术在油品分析中的应用
测定石油理化性质和组成，对其产品进行表征的工作也越来越多。传统的化学分析方法，分析时间长，而且分析结果的准确度和精密度都受到限制。仪器分析方法提高了油品分析的速度和准确度。
1、核磁共振法
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。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。
2、气相色谱和原子发射光谱联用
气相色谱和原子发射光谱联用(GC—AED)可以实现多元素同时测定，不受基质的干扰，能够对多种金属有机化合物进行检测，而且灵敏度高、选择性好、线性响应及响应因子不随化合物种类而变化，说明了GCAED在分析石油馏分中硫化物方面的应用前景。文中指出，用
GCAED分析石油中的氧化合物、氮化合物和有机金属化合物有很高的选择性和灵敏度。
3、质谱法
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引用质谱法研究了石油馏分中重芳烃的分子量分布。Kora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。刘泽龙利用场解析质谱法测定了减压渣油的分子量。
结语
将油品分析做好，对国家各个方面的发展都有促进效果。从感电加热的研究，到油指纹鉴别法，都是对油品分析技术的革新，具有相当积极的意义。
参考文献
[1]张立，赵永健编著。现代电力电子技术。北京：科学出版社1992
[2]张加胜，张磊。电力电子技术。东营：石油大学出版社，2004：70—216
[3]徐克伟。用热分析技术评定润滑油的使用性能[J]．润滑油，1990，5(1)：40-45
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】油品分析 实际应用
前言
首先解释一下油品分析的概念。油品分析，即指将原油取样，经过加热，使油水分离，然后提取样品进行分析。本文将探讨油品加热的方法，油指纹鉴别的技术，以及润滑油分析的实例和仪器分析技术在油品分析中的应用。
油品加热
油品加热是油品分析的必要且是关键的步骤。一般使用的加热源为炉火，它的加热效率不高，而且有明火，易导致安全事故。那么采用一种什么样的加热源既安全的加热效率高呢?感应电加热是不错的选择。
1、感应加热的基本知识
Michael Farady于1831年建立的电磁感应定律说明，在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时则产生电流。这个定律同时也就是今天感应加热的理论基础。感应加热的原理图如图1所示：
图1 感应电加热原理图
2、感应电技术的特点
(1)效率高，节能；
(2)加热温度高，而且是非接触式加热；
(3)加热速度快——被加热物的表面氧化少；
(4)动态响应快，温度容易控制——产品质量稳定，节能；
(5)产品质量好——工件容易加热均匀，也可以实现局部加热，节能；
(6)容易实现自动控制，实现生产自动化；
(7)作业环境好——几乎没有热和灰尘，且噪声较小；
(8)作业占地少——生产效率高；
整流电路
整流电路为三相桥式不可控整流电路，采用二极管整流。如图2中的方框所示。该电路与电容滤波的单相桥式整流电路的情况类似，只有当交流侧某一线电压高于电容电压时，才有一对二极管导通，输出直流电压等于交流侧线电压中最高的一个波峰值。当线电压低于电容电压时，没有二极管导通，电容向负载放电。这种三相不可控整流电路，比可控的功率因数要高，比单相整流波形要好，并且易于设计制作。
图1 感应加热装置的主电路图
油指纹鉴别
石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，其成分非常广泛。组成石油的化学元素主要是碳(83％～87％)、氢(11％～14％)，其余为硫(0.06％～0.8％)、氮(0.02％～1.7％)、氧(0.08％～1.82％)及微量金属元素(镍、钒、铁等)。石油的性质因产地而异，不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大。石油产品一般是通过原油的蒸馏而得到的。由于石油本身的来源不同和炼制过程的差异使得成品油组分构成也不一致。实现溢油源的排查和确认，这种方法称为油指纹鉴别。
1、油指纹分析方法
油品组分特别复杂，没有一种分析方法可以完全把油品所有的信息做全。
随着分析技术的发展，各种分析方法被用来进行油品分析，从而形成各种各样的“油指纹”。目前实验室常用的油指纹分析方法有：气相色谱法(GC．FID)、气相色谱／质谱法121硼(GC／MS)、高效液相色谱法(HPLC)、红外光谱法（IR）、薄层色谱法(TLC)、排阻色谱法、超临界流体色谱法(SFC)、紫外光谱法(UV)、荧光光谱法及重量法等。
荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、试样量少、分析结果快速、适用于现场操作等优点。而且具有指纹信息来源的多环化合物挥发性和水溶性都非常小，自然风化较慢，所以是一种有效的鉴别方法；但对于相似的原油(成品油)，
它的鉴别能力有限。目前用于油指纹鉴别的荧光光谱主要有普通荧光光谱、同步
荧光光谱、三维荧光光谱、低温荧光光谱、磷光光谱、导数荧光光谱等。红外光谱技术分析具有速度快、效率高、成本低、重现性好的特点，主要用于样品类别鉴定和纯度检验。对于相似的原油(成品油)，它的鉴别能力有一定的局限性。近些年来，将该方法获取的光谱数据与模式识别方法相结合，在一定程度上提高了鉴别能力。
气相色谱可以给出油品的两种信息：色谱图和组分信息。不同的油样，在相同的色谱分析条件下会有不同的谱图。在初步的鉴别中，可以通过气相色谱图的轮廓比较得出结论。这种鉴别虽然只是通过目视进行比较，但却利用全部的色谱信息，气相色谱法是溢油鉴别中首先考虑的方法。
油指纹鉴别指标
目前国际上用于油指纹鉴别指标主要包括正构烷烃、多环芳烃及其同系物、甾萜类生物标志化合物及相应的诊断比值。诊断比值是用来溢油鉴别的重要指标，它受风化影响较小，所以用诊断比值来进行溢油鉴别非常有效，目前常用的诊断比值主要有：
(1)正构烷烃(含姥鲛烷、植烷)诊断比值主要有n~C17／Pr(姥鲛烷)，n~C18／ph(植烷)，Pr／ph，n~Cl7／n~C18等。
(2)多环芳烃诊断比值主要有2-M-N／(2-M-N+I-M-N)，∑P／(∑P+∑D)，4-M-D／(4-M．D+I-M-D)，2-M-P／(2-M-P+I-M-P)等。
热分析技术在润滑油品分析中的应用
1、热分析技术概述
热分析技术是在程序控温下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一项技术，是评定复杂有机物特性的良好方法。此技术可以是程序变温，也可以是程序恒温，具有微量、快速、灵敏、重复性好等优点。目前，热分析技術已成为润滑油质量监控的重要工具，被广泛用于评定润滑油的使用性能及预测润滑油的使用寿命等方面。
2、热分析技术在润滑油品分析中的应用
利用热分析仪器，在恒定的条件下，以适当的速率加热样品，即可得到润滑油的DTA、TG、DTG及DSC热分析曲线。由这些曲线可以得到润滑油分解的起始温度T0、终止温度T100及各种热失比例时的相应温度，还可计算出热效应的峰高和峰面积，进而可对润滑油品的热分析过程进行动力学分析，上述热参数也可决定润滑油品的质量和应用范围。
几种常用的热分析技术
(1)热重法（TG)
在程控温度下，测量物质的质量与温度关系的技术。横轴为温度或时间，纵轴为质量。
(2)微商热重法（TG）
将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶徽商的方法。横轴为温度或时间，纵轴为重量变化速率。
(3)差热分析法（DTA）
在程控温度下，测量物质和参照物之间的温度差与温度关系的技术。横轴为温度和时间，纵轴为温度差，向上表示放热，向下表示吸热。
(4)差示扫描量热法（DSC）
在程控温度下，测量输入到物质和参照物之间的功率差与温度关系的技术。横轴为温度和时间，纵轴为热流率。
仪器分析技术在油品分析中的应用
测定石油理化性质和组成，对其产品进行表征的工作也越来越多。传统的化学分析方法，分析时间长，而且分析结果的准确度和精密度都受到限制。仪器分析方法提高了油品分析的速度和准确度。
1、核磁共振法
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。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。
2、气相色谱和原子发射光谱联用
气相色谱和原子发射光谱联用(GC—AED)可以实现多元素同时测定，不受基质的干扰，能够对多种金属有机化合物进行检测，而且灵敏度高、选择性好、线性响应及响应因子不随化合物种类而变化，说明了GCAED在分析石油馏分中硫化物方面的应用前景。文中指出，用
GCAED分析石油中的氧化合物、氮化合物和有机金属化合物有很高的选择性和灵敏度。
3、质谱法
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引用质谱法研究了石油馏分中重芳烃的分子量分布。Kora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。刘泽龙利用场解析质谱法测定了减压渣油的分子量。
结语
将油品分析做好，对国家各个方面的发展都有促进效果。从感电加热的研究，到油指纹鉴别法，都是对油品分析技术的革新，具有相当积极的意义。
参考文献
[1]张立，赵永健编著。现代电力电子技术。北京：科学出版社1992
[2]张加胜，张磊。电力电子技术。东营：石油大学出版社，2004：70—216
[3]徐克伟。用热分析技术评定润滑油的使用性能[J]．润滑油，1990，5(1)：40-45
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。