原油中瀝青質(zhì)和釩的ESR分析

       目前，全球大約三分之一的能源來(lái)自原油。原油的化學(xué)成分決定了它的質(zhì)量，進(jìn)而影響其加工、性能和市場(chǎng)價(jià)格。因此，對(duì)原油狀態(tài)進(jìn)行定性和定量的監(jiān)測(cè)是重要的。

原油成分中對(duì)原油質(zhì)量影響最大的是瀝青質(zhì)，它也是原油中最重的組分。瀝青質(zhì)的組成成分是多環(huán)芳烴環(huán)和脂肪族側(cè)鏈的化合物和微量的釩和鎳形成的復(fù)雜混合物。低濃度的瀝青質(zhì)容易發(fā)生聚集，導(dǎo)致其粘度增加，并在石油開采和加工過(guò)程中堵塞井筒和出油管線。此外，瀝青質(zhì)還會(huì)使提質(zhì)和精制過(guò)程中的催化反應(yīng)失活。分析原油中烴類復(fù)雜混合物中瀝青質(zhì)的濃度十分困難，特別是對(duì)于在線監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是測(cè)量原油的粘度和介電常數(shù)等物理性質(zhì)，然后用這些數(shù)據(jù)來(lái)確定潛在的化學(xué)成分。當(dāng)進(jìn)行特定瀝青質(zhì)分析時(shí)，通常在模型系統(tǒng)或已稀釋到簡(jiǎn)單溶劑中的樣品中進(jìn)行測(cè)量。

電子自旋共振（ESR）或電子順磁共振（EPR）的引入已能夠直接對(duì)瀝青質(zhì)進(jìn)行表征。這項(xiàng)技術(shù)提供了高分辨率和定量的數(shù)據(jù)，可反映出當(dāng)?shù)丨h(huán)境中真實(shí)的動(dòng)態(tài)信息。此外，ESR 是一種無(wú)損檢測(cè)方法，無(wú)需樣品制備。

ESR 利用靜磁場(chǎng)中微波的共振吸收來(lái)測(cè)量含有未成對(duì)電子的分子和含有順磁中心的系統(tǒng)。瀝青質(zhì)的多環(huán)芳烴核心中含有有機(jī)自由基，在 g = 2.0032 處能表現(xiàn)出典型的 ESR 信號(hào)，因而在原油中很容易被識(shí)別出來(lái)。該峰的波幅與樣品中瀝青質(zhì)的濃度相對(duì)應(yīng)，因此這項(xiàng)技術(shù)也可用于定量分析。另外，ESR 還可以檢測(cè)釩，可把釩當(dāng)做一種氧釩卟啉來(lái)觀察，它在與瀝青質(zhì)有機(jī)自由基信號(hào)的相似區(qū)域內(nèi)顯示為八個(gè)寬間距的窄峰。

有機(jī)瀝青質(zhì)自由基（紅箭頭）和氧釩卟啉（藍(lán)箭頭）的典型 ESR 信號(hào)

布魯克臺(tái)式電子順磁共振波譜儀ESR5000

      ESR5000無(wú)需任何定期維護(hù)或特殊安裝。

      ESR5000還為 ESR 數(shù)據(jù)的采集、處理和分析提供了簡(jiǎn)單的軟件工作流程。

隨著近年 ESR 在原油分析應(yīng)用上的進(jìn)展，ESR5000可用作在線監(jiān)測(cè)工具，來(lái)表征原油在勘探、生產(chǎn)和精制操作過(guò)程中的化學(xué)成分。

這種分析可在許多應(yīng)用中使用，包括評(píng)估原油的人工老化，以及預(yù)測(cè)進(jìn)一步操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。