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        原油初餾點(diǎn)的近紅外光譜分析研究

        2018-10-27 10:54:04胡衛(wèi)平紀(jì)全中馬白絮柳迎春
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年17期
        關(guān)鍵詞:光譜

        胡衛(wèi)平 紀(jì)全中 馬白絮 柳迎春

        摘 要:原油初餾點(diǎn)現(xiàn)在已經(jīng)建立了一套較為完整的測(cè)量原油初餾點(diǎn)的方法,但這些方法測(cè)量原油初餾點(diǎn)時(shí),準(zhǔn)備工作、清洗工作較復(fù)雜,需要樣品較多。近紅外光譜分析方法由于測(cè)量方便、速率快、成本低,所以我們使用近紅外光譜方法對(duì)初餾點(diǎn)的分析方法進(jìn)行了研究。

        關(guān)鍵詞:近紅外;光譜;初餾點(diǎn)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.206

        原油的初餾點(diǎn)在原油評(píng)價(jià)中的作用是非常重要的,原油的初餾點(diǎn)在煉油廠生產(chǎn)加工裝置上有非常重要的作用。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢測(cè)方法,需要的程序較為復(fù)雜,時(shí)間較長(zhǎng),要求較高。

        近紅外光是一種電磁波,范圍在紫外光和中紅外光之間 [1]。

        1 光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)生

        1.1 調(diào)研采集原油

        我公司加工及調(diào)研過(guò)的14種原油樣本,331批次,種類把新疆的主要原油產(chǎn)區(qū)都覆蓋了,20℃時(shí)的密度分布范圍為777~952kg/m3。14種原油中,石蠟基原油9個(gè)、中間基原油2個(gè)、環(huán)烷基原油1個(gè)、石蠟一中間基原油2個(gè)。這些原油均為烏石化進(jìn)廠加工的原油及烏石化研究院調(diào)研評(píng)價(jià)過(guò)的原油,原油的初餾點(diǎn)都是用目前的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量得到。

        1.2 測(cè)定原油近紅外光譜

        我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程使用傅立?葉?變?換近?紅?外?光?譜?儀,選取透射測(cè)量方式,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法,得到這些原油的近紅外光譜圖。

        1.3 光譜圖的數(shù)字化與性質(zhì)在軟件中生成數(shù)據(jù)庫(kù)

        在實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)程中,為了找到已經(jīng)掃描的樣品近紅外光譜與原油性質(zhì)之間的關(guān)系,我們必須要要借助一些現(xiàn)成的化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件來(lái)輔助我們完成研究。我們先把原油放入儀器中進(jìn)行掃描得到近紅外光譜,然后把得到的近紅外光譜上的譜圖用數(shù)字進(jìn)行量化處理,形成了7901個(gè)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn),通過(guò)軟件來(lái)輔助我們完成把這些數(shù)據(jù)點(diǎn)與原油的初餾點(diǎn)之間的關(guān)系檢測(cè),找到他們之間的關(guān)聯(lián)性,通過(guò)大量的數(shù)字化光譜的測(cè)量,在軟件中可以生成相應(yīng)的原油近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

        2 生成原油初餾點(diǎn)分析模型

        在實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)程中,我們?nèi)?31批次的建模用的原油樣品,先把原油放入儀器中進(jìn)行掃描得到近紅外光譜,然后把得到的近紅外光譜上的譜圖用數(shù)字進(jìn)行量化處理,每一張近紅外譜圖中轉(zhuǎn)化了7901個(gè)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn),在實(shí)驗(yàn)中,我們?cè)儆矛F(xiàn)在國(guó)標(biāo)通用的檢測(cè)方法對(duì)每一種原油樣品進(jìn)行檢測(cè),得到他們的初餾點(diǎn)性質(zhì),通過(guò)軟件來(lái)輔助我們完成建立這些數(shù)據(jù)點(diǎn)與原油的初餾點(diǎn)之間的關(guān)系,找到他們之間的關(guān)聯(lián)性,通過(guò)大量的數(shù)字化光譜的測(cè)量,在軟件中可以生成相應(yīng)的原油近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)軟件建立近紅外光譜和原油初餾點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)模型[2]。

        3 對(duì)新生成的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和證明

        3.1 預(yù)測(cè)分析原油的初餾點(diǎn)性質(zhì)

        為了檢驗(yàn)我們生成的原油初餾點(diǎn)模型是否能夠使用,還需要用建立一個(gè)原油樣品的驗(yàn)證集,我們抽取建模過(guò)程中使用的20個(gè)樣品。用實(shí)驗(yàn)室目前的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)量驗(yàn)證集中各種原油樣品的初餾點(diǎn)。把各種原油數(shù)字化光譜圖引入光譜分析軟件,最后用已經(jīng)完成的原油初餾點(diǎn)的定量分析模型分別對(duì)驗(yàn)證集中已知的20個(gè)原油樣品的初餾點(diǎn)預(yù)測(cè)分析,并且進(jìn)行驗(yàn)證,分析結(jié)果顯示,準(zhǔn)確率大于99%。

        3.2 驗(yàn)證初餾點(diǎn)的定量分析模型

        常規(guī)驗(yàn)證模型的方法很多,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用了驗(yàn)證集偏差的顯著性檢驗(yàn)法、驗(yàn)證集預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差法等方法對(duì)已經(jīng)建立完成的原油初餾點(diǎn)分析模型進(jìn)一步完成驗(yàn)證。

        3.2.1 驗(yàn)證集預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差法

        我們通過(guò)計(jì)算得到驗(yàn)證集的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.02kg/m3,結(jié)果小于建立原油初餾點(diǎn)的定量分析模型時(shí)的校正預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.2kg/m3,所以原油初餾點(diǎn)的定量分析模型可以適用與模型覆蓋范圍內(nèi)原油樣品。

        3.2.2 顯著性檢驗(yàn)法

        同樣一個(gè)原油樣品,實(shí)驗(yàn)中用近紅外模型分析預(yù)測(cè)的方法和常規(guī)分析方法得到的數(shù)據(jù),計(jì)算t檢驗(yàn)數(shù)值,均小于給定顯著性水平α= 0.05時(shí)對(duì)應(yīng)的臨界t值1.960,說(shuō)明兩種分析方法的分析結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。

        3.2.3 一致性檢驗(yàn)法

        近紅外模型方法的預(yù)測(cè)值及標(biāo)準(zhǔn)方法分析實(shí)際值可以看到,驗(yàn)證集近紅外光譜預(yù)測(cè)分析數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)方法分析數(shù)據(jù)之間的偏差小于1%,準(zhǔn)確率大于99%的數(shù)據(jù)分布大于驗(yàn)證集總樣品數(shù)的95%,表明兩者的分析結(jié)果是一致的。

        以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程的結(jié)果表明已經(jīng)建立的模型驗(yàn)證通過(guò),原油初餾點(diǎn)的近紅外分析模型可以覆蓋適用于分析預(yù)測(cè)模型內(nèi)的原油樣品的初餾點(diǎn) [3]。

        4 結(jié)論

        我們通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,完成了原油的近紅外光譜與原油初餾點(diǎn)性質(zhì)的研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明可以通過(guò)原油光譜來(lái)預(yù)測(cè)分析原油初餾點(diǎn)的性質(zhì)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陸婉珍,袁洪福.現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù) 第二版[M].中國(guó)石化出版社,2010:16.

        [2]劉建學(xué).實(shí)用近紅外光譜分析技術(shù)[M].科學(xué)出版社,2008:108.

        [3]李民贊.光譜分析技術(shù)及其應(yīng)用[M].科學(xué)出版社,2008:159.

        作者簡(jiǎn)介:胡衛(wèi)平(1976-),本科,高級(jí)工程師,主要研究方向:煉油與化工研究及原油評(píng)價(jià)。

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