付玥(大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江 大慶 163712)

0 引言

石油是現(xiàn)代發(fā)展的重要能源，石油資源開采工程經(jīng)過多年的發(fā)展逐漸擴(kuò)大了規(guī)模，石油產(chǎn)品企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益得以大幅度提升。與此同時(shí)人們對(duì)于石油產(chǎn)品的質(zhì)量和性能更加關(guān)注，對(duì)石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮及氮化物的含量進(jìn)行分析檢測，能夠?yàn)閮?yōu)化石油產(chǎn)品性能提供更有價(jià)值的參考依據(jù)，從而為石油產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的創(chuàng)新改良提供更多的動(dòng)力。目前石油產(chǎn)品的氮及氮化物分析檢測方法多樣，對(duì)其進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 石油產(chǎn)品中氮及氮化物的基本特點(diǎn)分析

氮是石油當(dāng)中的除碳元素、氫元素和硫元素之外存在的一個(gè)主要元素，一般情況下氮結(jié)構(gòu)在石油當(dāng)中的占比在0.05%～0.50%左右，石油當(dāng)中的總氮含量最多也是在0.7%以下。近些年根據(jù)石油各項(xiàng)性質(zhì)檢測活動(dòng)的開展可以發(fā)現(xiàn)，我國開采得到的石油當(dāng)中氮物質(zhì)的含量最少為0.1%，而含量最高值能夠達(dá)到0.5%?？傮w來說石油的氮物質(zhì)含量雖然不高，但對(duì)石油的品質(zhì)以及產(chǎn)品質(zhì)量有明顯影響[1]。石油結(jié)構(gòu)當(dāng)中的氮物質(zhì)基本都在減壓渣油區(qū)域，礦物油燃料當(dāng)中的氮元素也相對(duì)比較多，巖頁油當(dāng)中氮元素的占比在1.5%左右。氮化物在石油產(chǎn)品加工當(dāng)中存在，會(huì)直接對(duì)石油的性能產(chǎn)生明顯的影響，氮化物在石油加工反應(yīng)當(dāng)中，會(huì)將反應(yīng)催化劑物質(zhì)的活性降低，因而在石油生產(chǎn)加工時(shí)，需要先將氮化物進(jìn)行處理，以保證石油催化加工的質(zhì)效。

當(dāng)然石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮化物對(duì)于產(chǎn)品性能的影響作用并不統(tǒng)一，就像柴油產(chǎn)品當(dāng)中存在的氮化物能夠提升柴油的抗磨性能，而潤滑油產(chǎn)品當(dāng)中含有的氮化物，會(huì)對(duì)其氧化安定性能產(chǎn)生作用，還有一些氮化物存在石油產(chǎn)品當(dāng)中能夠提升產(chǎn)品的抗氧性能，對(duì)于石油產(chǎn)品質(zhì)量有積極的影響作用。因而石油產(chǎn)品當(dāng)中氮和氮化物的存在，影響作用具有明顯的差異性特征，一些偏堿性、中性的氮化物具有毒性，像含氮雜環(huán)化合物就屬于具有較強(qiáng)毒性的致癌氮化物。這也就體現(xiàn)了石油產(chǎn)品氮及氮化物分析檢測的必要性，通過科學(xué)的分析檢測，來對(duì)石油產(chǎn)品當(dāng)中氮化物的實(shí)際特征進(jìn)行明確，并能夠?qū)崿F(xiàn)石油產(chǎn)品的氮化物分離分析。

2 石油產(chǎn)品中氮總含量的分析檢測研究

石油產(chǎn)品當(dāng)中氮物質(zhì)的總含量檢測，可以應(yīng)用不同的方法得到準(zhǔn)確的分析檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，目前分析檢測水平比較優(yōu)良的方法主要有電量法、滴定法等，每種分析檢測方法的應(yīng)用需要根據(jù)石油產(chǎn)品檢測的需求及特征情況，進(jìn)行合理的選用。因而下面對(duì)石油產(chǎn)品中氮總含量分析檢測的幾種應(yīng)用比較廣泛的方法進(jìn)行研究分析。

2.1 電量法分析

電量法主要是應(yīng)用于液體石蠟、石油脂產(chǎn)品的氮元素分析檢測，這種類型的石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮元素占比非常小。電量法的應(yīng)用能夠準(zhǔn)確地對(duì)微量的氮元素含量情況進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測。電量法的設(shè)計(jì)應(yīng)用是在高溫環(huán)境當(dāng)中對(duì)檢測產(chǎn)品進(jìn)行鎳催化反應(yīng)，在催化反應(yīng)的作用下檢測石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮化物會(huì)逐漸轉(zhuǎn)換成氨，氨物質(zhì)會(huì)不斷的進(jìn)入滴定池當(dāng)中，與電解液進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)作用下氨物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)換成離子的狀態(tài)。氨轉(zhuǎn)換成離子是通過電解液中與氫離子的反應(yīng)作用而實(shí)現(xiàn)，氫離子反應(yīng)后會(huì)逐漸降低含量，降低的這一部分氫離子會(huì)由電解質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充。在整體過程中消耗的電量值，就是檢測石油產(chǎn)品當(dāng)中氮的總含量值。

2.2 滴定法分析

滴定法在石油產(chǎn)品氮物質(zhì)分析檢測當(dāng)中應(yīng)用非常常見，滴定法能夠準(zhǔn)確的檢測的石油產(chǎn)品種類非常多，并且分析檢測的操作也比較簡單易懂。滴定分析檢測法在燃料油、石油添加劑、潤滑油等多種石油產(chǎn)品檢測當(dāng)中都能夠適用。在實(shí)際分析檢測期間最常用的方法為克氏法，先將需要檢測的石油產(chǎn)品放入測量環(huán)境當(dāng)中，并加入催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮物質(zhì)在催化劑的作用下會(huì)反應(yīng)變成硫酸銨，這時(shí)再加入過量的氫氧化鈉物質(zhì)，繼續(xù)進(jìn)行蒸餾反應(yīng)生成氨物質(zhì)，最后利用硼酸來吸收氨，吸收完成之后利用鹽酸進(jìn)行滴定反應(yīng)。觀察計(jì)算滴定反應(yīng)當(dāng)中鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積的值，從而得到石油產(chǎn)品中氮的總含量值。這種滴定檢測方法，對(duì)于存在檢測氮氧鍵及氮鍵化合物的石油產(chǎn)品不適用。

滴定分析檢測法的應(yīng)用，還可以通過催化劑將檢測石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮物質(zhì)反應(yīng)變成硫酸銨物質(zhì)，然后利用次氯酸鈉－麝香草酚比色法來對(duì)產(chǎn)品當(dāng)中氮的總含量進(jìn)行明確，這種滴定檢測方法更加直接，流程也比較簡潔。若是石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮物質(zhì)是屬于偏堿性的物質(zhì)，利用滴定法進(jìn)行分析檢測的情況下，只需要將適量的石油產(chǎn)品直接與苯、冰乙酸混合溶劑進(jìn)行混合，混合反應(yīng)之后進(jìn)行高氯酸和冰乙酸的標(biāo)準(zhǔn)滴定處理，利用指示劑完成滴定操作，在滴定的過程中高氯酸與冰乙酸滴定溶液會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的消耗，測量原本滴定溶液的高氯酸和冰乙酸的濃度，然后減去滴定之后的濃度值，并計(jì)算滴定前后的體積差值，以此來獲得石油產(chǎn)品包含的偏堿性氮物質(zhì)的總含量值。

2.3 元素分析儀法檢測

在石油產(chǎn)品氮物質(zhì)分析檢測當(dāng)中，元素分析儀是專業(yè)的氮物質(zhì)元素檢測分析儀器設(shè)備，其能夠同時(shí)檢測分析多種元素，儀器的運(yùn)行原理依據(jù)為色譜原理。在實(shí)際分析檢測期間，是利用復(fù)合催化劑來對(duì)石油產(chǎn)品檢測液體進(jìn)行高溫氧化反應(yīng)，然后在氣作用之下實(shí)現(xiàn)分離檢測操作，檢測過程中，產(chǎn)品當(dāng)中存在的所有氮物質(zhì)元素都會(huì)轉(zhuǎn)換成氮?dú)?，從而被儀器直接檢測確定。元素分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)將石油產(chǎn)品當(dāng)中的其他物質(zhì)與氮物質(zhì)進(jìn)行充分的分離，最終分析檢測得到的數(shù)據(jù)具備可靠性和穩(wěn)定性。

元素分析儀法的應(yīng)用，需要保證應(yīng)用的檢測樣品是均勻的狀態(tài)，放入到儀器當(dāng)中之后，通過化學(xué)色譜柱進(jìn)行氮?dú)夥蛛x，利用熱導(dǎo)池檢測器對(duì)氮?dú)庠氐暮恐颠M(jìn)行測定[2]。該方法在石油原油、渣油、石油添加劑、燃料油產(chǎn)品的檢測當(dāng)中都能夠廣泛應(yīng)用。但是對(duì)于總氮的含量比例小于0.8%的石油產(chǎn)品，無法進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測，如：柴油、噴氣燃料、汽油等類型的石油產(chǎn)品當(dāng)中就不適用。

2.4 氧化燃燒和化學(xué)發(fā)光法檢測

氧化燃燒與化學(xué)發(fā)光法分析檢測的應(yīng)用，是將檢測的石油產(chǎn)品液體放到Ar、He等惰性氣流空間當(dāng)中，石油產(chǎn)品液體會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)反應(yīng)，然后在氣流推動(dòng)的作用下進(jìn)入高溫的通氧區(qū)，石油產(chǎn)品當(dāng)中的氮物質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)換成為一氧化氮，然后與O3進(jìn)行接觸，會(huì)反應(yīng)變化成NO2狀態(tài)，并且生成的二氧化氮是激發(fā)態(tài)，二氧化氮在弛豫時(shí)會(huì)發(fā)射光，光電倍增管會(huì)對(duì)其發(fā)射的光情況進(jìn)行檢測，通過對(duì)發(fā)射光的信號(hào)值進(jìn)行計(jì)算，從而確定監(jiān)測的石油產(chǎn)品氮總含量值。

3 石油產(chǎn)品中氮化物的分析檢測研究

石油產(chǎn)品當(dāng)中氮化物對(duì)于產(chǎn)品性能之間有著直接的關(guān)聯(lián)，對(duì)于石油產(chǎn)品中氮化物的分析檢測研究，對(duì)氮化物進(jìn)行分離，明確其對(duì)石油產(chǎn)品性質(zhì)的影響作用，對(duì)于石油產(chǎn)品優(yōu)化有重要意義。下面就對(duì)其氮化物的分析檢測具體方法進(jìn)行分析研究。

3.1 燃油產(chǎn)品中氮化物的分析檢測

燃油產(chǎn)品當(dāng)中的氮化物含量相對(duì)比較多，吡啶、喹啉、吡咯、咔唑等都是含量占比較高的氮化物種類。燃油產(chǎn)品當(dāng)中的氮化物對(duì)產(chǎn)品性能有積極的影響。就比如柴油產(chǎn)品當(dāng)中包含的吡啶與吡咯氮化物，在摩擦的過程中能夠?qū)Σ裼瓦M(jìn)行保護(hù)，氮化物會(huì)轉(zhuǎn)換成電阻值比較大的保護(hù)膜，來在柴油與摩擦物之間進(jìn)行隔離，降低摩擦對(duì)柴油的磨損程度。在柴油產(chǎn)品進(jìn)行氮化物分析檢測當(dāng)中，通常利用液相色譜分離，生成膠質(zhì)組分，然后對(duì)組成元素進(jìn)行檢測，氮化物的占比非常高。

舉例來說，可以利用離子交換法來實(shí)現(xiàn)燃油產(chǎn)品氮化物的分離，將燃油產(chǎn)品的試樣與銨鹽型強(qiáng)堿性離子交換柱進(jìn)行反應(yīng)，CH2Cl2物質(zhì)會(huì)洗脫分成中性和堿性兩種成分，再利用強(qiáng)酸性離子交換柱將中性的CH2Cl2分離出來，堿性10%的異丙胺的正己烷溶液也可以成功地分離出來，最終通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮來完成氮化物的分離與檢測。相對(duì)比離子交換法進(jìn)行氮化物的分離來說，應(yīng)用改性硅膠柱層析法也可以實(shí)現(xiàn)有效的氮化物分離，并且分離檢測的效果更佳，但是這種方法的適用范圍沒有離子交換法廣泛，在實(shí)際燃油產(chǎn)品氮化物分析檢測時(shí)，還需結(jié)合實(shí)際選擇適用的方法。

3.2 潤滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品中氮化物的分析檢測

潤滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品當(dāng)中包含的氮化物主要有兩種類型，分別為堿性氮、非堿氮，其中吡啶和喹啉的含量最為豐富[3]。氮化物在潤滑油產(chǎn)品當(dāng)中存在會(huì)對(duì)產(chǎn)品的抗氧化性能產(chǎn)生影響，氮含量值的大小與產(chǎn)品抗氧化劑消耗的速度大小之間是成正比的關(guān)系。在對(duì)潤滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品中的氮化物進(jìn)行分析檢測時(shí)，可以應(yīng)用TiCl4(四氯化鈦)、CuCl2(二氯化銅)兩步絡(luò)合法進(jìn)行分離。該方法的實(shí)際應(yīng)用能夠?qū)⑺械锓蛛x出來，并能夠?qū)⒌锓殖蓧A性和其他性質(zhì)的氮化物。通常潤滑油產(chǎn)品當(dāng)中的氮含量水平不會(huì)超過0.22%，分離比較容易，能夠?qū)⒌锍浞值姆蛛x出來，并且最終獲得的分離氮化物比較穩(wěn)定，不會(huì)再產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，分離的氮化物通常濃度倍數(shù)較大，整體的分離操作比較便捷和簡單，但是需要注意的是，要對(duì)TiCl4物質(zhì)的使用量進(jìn)行合理化的控制。

4 結(jié)語

現(xiàn)代石油產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展迅速，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用，對(duì)于石油產(chǎn)品中氮及氮化物的分析檢測問題備受人們關(guān)注。目前，在分析檢測工作當(dāng)中，技術(shù)的先進(jìn)性、創(chuàng)新性優(yōu)化提升是重點(diǎn)，以此提升分離、分析檢測的質(zhì)量和效率。