原油初馏点的近红外光谱分析研究
摘 要：原油初馏点现在已经建立了一套较为完整的测量原油初馏点的方法，但这些方法测量原油初馏点时，准备工作、清洗工作较复杂，需要样品较多。近红外光谱分析方法由于测量方便、速率快、成本低，所以我们使用近红外光谱方法对初馏点的分析方法进行了研究。
关键词：近红外；光谱；初餾点
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.206
原油的初馏点在原油评价中的作用是非常重要的，原油的初馏点在炼油厂生产加工装置上有非常重要的作用。现在的实验室常规检测方法，需要的程序较为复杂，时间较长，要求较高。
近红外光是一种电磁波，范围在紫外光和中红外光之间 [1]。
1 光谱数据库的产生
1.1 调研采集原油
我公司加工及调研过的14种原油样本，331批次，种类把新疆的主要原油产区都覆盖了，20℃时的密度分布范围为777～952kg/m3。14种原油中，石蜡基原油9个、中间基原油2个、环烷基原油1个、石蜡一中间基原油2个。这些原油均为乌石化进厂加工的原油及乌石化研究院调研评价过的原油，原油的初馏点都是用目前的标准方法测量得到。
1.2 测定原油近红外光谱
我们在实验过程使用傅立叶变换近红外光谱仪，选取透射测量方式，通过标准测试方法，得到这些原油的近红外光谱图。
1.3 光谱图的数字化与性质在软件中生成数据库
在实验室研究过程中，为了找到已经扫描的样品近红外光谱与原油性质之间的关系，我们必须要要借助一些现成的化学计量学软件来辅助我们完成研究。我们先把原油放入仪器中进行扫描得到近红外光谱，然后把得到的近红外光谱上的谱图用数字进行量化处理，形成了7901个一一对应的数据点，通过软件来辅助我们完成把这些数据点与原油的初馏点之间的关系检测，找到他们之间的关联性，通过大量的数字化光谱的测量，在软件中可以生成相应的原油近红外光谱数据库。
2 生成原油初馏点分析模型
在实验室研究过程中，我们取331批次的建模用的原油样品，先把原油放入仪器中进行扫描得到近红外光谱，然后把得到的近红外光谱上的谱图用数字进行量化处理，每一张近红外谱图中转化了7901个一一对应的数据点，在实验中，我们再用现在国标通用的检测方法对每一种原油样品进行检测，得到他们的初馏点性质，通过软件来辅助我们完成建立这些数据点与原油的初馏点之间的关系，找到他们之间的关联性，通过大量的数字化光谱的测量，在软件中可以生成相应的原油近红外光谱数据库，通过软件建立近红外光谱和原油初馏点之间的数学模型[2]。
3 对新生成的模型进行实验和证明
3.1 预测分析原油的初馏点性质
为了检验我们生成的原油初馏点模型是否能够使用，还需要用建立一个原油样品的验证集，我们抽取建模过程中使用的20个样品。用实验室目前的常规标准试验方法测量验证集中各种原油样品的初馏点。把各种原油数字化光谱图引入光谱分析软件，最后用已经完成的原油初馏点的定量分析模型分别对验证集中已知的20个原油样品的初馏点预测分析，并且进行验证，分析结果显示，准确率大于99%。
3.2 验证初馏点的定量分析模型
常规验证模型的方法很多，实验过程中使用了验证集偏差的显著性检验法、验证集预测标准偏差法等方法对已经建立完成的原油初馏点分析模型进一步完成验证。
3.2.1 验证集预测标准偏差法
我们通过计算得到验证集的预测标准偏差为1.02kg/m3，结果小于建立原油初馏点的定量分析模型时的校正预测标准偏差1.2kg/m3，所以原油初馏点的定量分析模型可以适用与模型覆盖范围内原油样品。
3.2.2 显著性检验法
同样一个原油样品，实验中用近红外模型分析预测的方法和常规分析方法得到的数据，计算t检验数值，均小于给定显著性水平α= 0.05时对应的临界t值1.960，说明两种分析方法的分析结果没有显著性差异。
3.2.3 一致性检验法
近红外模型方法的预测值及标准方法分析实际值可以看到，验证集近红外光谱预测分析数据与标准方法分析数据之间的偏差小于1%，准确率大于99%的数据分布大于验证集总样品数的95%，表明两者的分析结果是一致的。
以上实验过程的结果表明已经建立的模型验证通过，原油初馏点的近红外分析模型可以覆盖适用于分析预测模型内的原油样品的初馏点 [3]。
4 结论
我们通过上述的实验过程，完成了原油的近红外光谱与原油初馏点性质的研究，实验结果证明可以通过原油光谱来预测分析原油初馏点的性质。
参考文献：
[1]陆婉珍，袁洪福.现代近红外光谱分析技术 第二版[M].中国石化出版社，2010：16.
[2]刘建学.实用近红外光谱分析技术[M].科学出版社，2008：108.
[3]李民赞.光谱分析技术及其应用[M].科学出版社，2008：159.
作者简介：胡卫平（1976-），本科，高级工程师，主要研究方向：炼油与化工研究及原油评价。