电化学分析在石油化工中的应用研究

摘 要：石油化学的生产工艺、原料、中档产品的纯度和构成，是工程正常运转的重要保证。由于受到传感、准确性和高效率的影响，电化学方法在石油化学产品的分析和测试中受到广泛关注。

关键词：电化学;石油化工;分析;影响

0 引言

电化学分析是一个重要的仪器分析分支，包括电位分析、电流分析、电器分析和变通分析等方法。采用电化学分析方法，能迅速地分析物质的含量和电化学属性，所以广泛用于科学研究和产业生产。特别是在石油化学产品中，人们为了明确水分、微量元素、烯等重要成分的含量和构成，采用电化学分析方法，在生产工艺中对原料、中档产品和最终产品进行分析测试。从而确保生产安全，提高产品质量。

1 常见的几种电化学分析方法

在石油及石油化学产品的分析中，根据电化学的基本原理，可以测量物质的组成及含量与电信号之间的关系，以分析物质的组成和结构。电气化学分析方法灵活多样，设备具有易于操作、自动化、低廉、准确有效等特点，被广泛用于石化产品的分析测试。经过几年的开发，研究员们发明了对石油及其制品的多种电化学分析方法，如电位滴定、电分析、电压电流测定及导电分析等方法。

1.1 电位滴定法

电位差滴定是对石油产品中碱性氮和活性硫含量的常规检测方法。如果测量对象物质的含量不一样，所显示的电位也不一样，可以据此计算出物质的浓度。实验期间，将电位稳定的基准电极和检测溶液的电位和浓度之间具有定量关系的指示电极插入测试液体中，从而形成化学电池，然后根据电位差可以定量分析物质的含量。

1.2 电量分析法

电解法又称电量分析方法，它是根据电解试验物质消耗掉的电量来计算物质含量的方法。这种方法可以用来分析汽车汽油、液化天然气和树苯等石油产品的硫含量。电气分析方法特别对硫含量为0.5-1.0mg/kg时比较有效，对硫含量为0.5-100mg/kg的石油进行测量会产生良好的影响。

1.3 伏安分析法

电压电流测定法的灵敏度很高，10-2-10-3?A的电流可以感知到，但因若干因素会干涉到测量，测量结果被變更，提高测量的精度和再现性是不容易的。流式电压电流法在分析石油的特定微量元素时也被使用。这种方法具有很高的敏感度，可以对10-6-10-11mol/L的浓度物质进行检测，检测界限可以达到10-12mol/L，所以被广泛用于微量物质的分析中。

1.4 电导分析法

导电分析是使用被测定的溶液的离子浓度和溶液的导电度之间的定量关系进行测定的一种方法。这种方法可以用来测量石油及其产品的含盐量，如根据国家石油政策检测，对临界微粒浓度（CMC）的测定，它具有很高的敏感度和简单便捷的操作方法。导电度的水平根据与溶液共存的所有离子的不同而有所改变，因此，检测方法的选择性较差，而且很难全部分析成分溶液。

2 分析微量非金属和金属元素

石油一般含有非碳氢化合物，包括氮化物、含含氧化合物和硫化物。硫、氮、氧及其他异种元素在石油中占较少量（3%～5%），但对由碳氢化合物形成的非碳氢化合物含量不可低估。非碳氢化合物的存在会对石油加工及产品质量造成不良影响。例如，含硫化合物在处理原油时，会使催化剂无法活性化，腐蚀设备。燃料燃烧后由含氮化合物生成的氮氧化物会造成环境污染，在油处理过程中，催化剂中毒，给产品带来稳定性带来危害。

3 分析微量金属元素

石油的微量元素包括转金属元素、碱金属和碱土金属元素，这些金属元素大多以有机形态存在。虽然占总质量的10-4-10-9，但对石油处理工程有着重要影响。例如，铅、钒、镍、铁和铜是重油加氢分解工艺中重要的催化剂中毒失活因素。钒会在燃油燃烧后焚烧，从而污染环境。因此在处理石油的过程中，必须检测石油微量金属元素的含量。石油的微量元素包括转金属元素、碱金属和碱土金属元素，这些金属元素大多以有机床形态存在。虽然占总质量的10-4-10-9，但对石油处理工程有着重要影响。例如，铅、钒、镍、铁和铜是重油加氢分解工艺中重要的催化剂中毒和不活性化因素。钒燃烧燃油后焚烧、腐蚀涡轮blade，污染环境。因此在处理石油的过程中，必须检测石油微量金属元素的含量。目前，检测出这种物质所用的电化学分析方法主要包括流体电压电流法以及差分脉冲偏振法。含铅成份使催化剂不具有活性，从而污染环境。标准方法（ASTMD 3116）是使用分光光度进行测定，但程序非常复杂，样品中铅成分容易损失。所使用的万能胶类KCN具有很强的毒性，一些学者在决定微量交油时，对要测试的样品进行事先了前处理，然后通过电压法检测出要测试的液体。事前处理的目的是把油的有机铅转变为无机铅离子。此结果表明，使用该方法在轻油产品中检测ppb微量铅是正确有效的。

4 分析腐蚀性油品

许多石油产品是腐蚀性的，对机器及设备的安全、石油品质等具有重要影响。在石油产品腐蚀评价方面，一些学者为了对航空燃料石油进行分析和研究，采用了电化学阻抗谱技术。该实验设计了金属间数码容量性传感器，在接触油类产品时会产生腐蚀，随着表面腐蚀产品的形成，容量性传感器的阻抗更改，随着腐蚀性石油产品会产生不同斜率和拐点的响应曲线。非腐蚀性样品的响应信号基本不变。根据实验方法，石油产品的腐蚀性能能够得到有效的检测，灵敏度优于传统的电化学检测方法。实际上，石油产品的腐蚀性主要是和酸性化合物有关，在电位滴定时，为了检测出石油微量的酸性，使用了三种方法。使用水、异丙醇和甲苯（1：99：100，V/V/V）的混合溶液溶解试验的油，用KOH-异丙醇溶液完成了电位差滴定。此方法可适用于每磅重0.05mg KOH/g的油，由于工作高度自动化，所以测定结果准确。但是，如果生成物含有非水性溶剂，那么它会产生不容易电离的弱酸，则检测出的效果不好。

5 结束语

作为现代的分析方法，电化学分析方法不仅具有便捷的优点，而且适用范围不断扩大。在石油化学领域采用电化学分析方法已逐渐引起人们的关注，检测出石油和石油产品的标准方法是具有连续性的。在石油分析中，对油品特性不同的成分检测时，首先要确认电化学信号和检测物质的含量之间的对应关系，然后根据固有的特性，设计合理的信号分析方法，电化学再生分析技术是非常有效果的。

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作者简介：

李尚志（1983- ），男，汉族，山东人，大专学历，现供职单位中化泉州石化，助理工程师，研究方向为石油化工分析。