石油产品中氮及氮化物的分析检测

付玥(大庆油田设计院有限公司，黑龙江 大庆 163712)

0 引言

石油是现代发展的重要能源，石油资源开采工程经过多年的发展逐渐扩大了规模，石油产品企业的经济发展效益得以大幅度提升。与此同时人们对于石油产品的质量和性能更加关注，对石油产品当中的氮及氮化物的含量进行分析检测，能够为优化石油产品性能提供更有价值的参考依据，从而为石油产品生产质量的创新改良提供更多的动力。目前石油产品的氮及氮化物分析检测方法多样，对其进行研究具有现实意义。

1 石油产品中氮及氮化物的基本特点分析

氮是石油当中的除碳元素、氢元素和硫元素之外存在的一个主要元素，一般情况下氮结构在石油当中的占比在0.05%～0.50%左右，石油当中的总氮含量最多也是在0.7%以下。近些年根据石油各项性质检测活动的开展可以发现，我国开采得到的石油当中氮物质的含量最少为0.1%，而含量最高值能够达到0.5%。总体来说石油的氮物质含量虽然不高，但对石油的品质以及产品质量有明显影响[1]。石油结构当中的氮物质基本都在减压渣油区域，矿物油燃料当中的氮元素也相对比较多，岩页油当中氮元素的占比在1.5%左右。氮化物在石油产品加工当中存在，会直接对石油的性能产生明显的影响，氮化物在石油加工反应当中，会将反应催化剂物质的活性降低，因而在石油生产加工时，需要先将氮化物进行处理，以保证石油催化加工的质效。

当然石油产品当中的氮化物对于产品性能的影响作用并不统一，就像柴油产品当中存在的氮化物能够提升柴油的抗磨性能，而润滑油产品当中含有的氮化物，会对其氧化安定性能产生作用，还有一些氮化物存在石油产品当中能够提升产品的抗氧性能，对于石油产品质量有积极的影响作用。因而石油产品当中氮和氮化物的存在，影响作用具有明显的差异性特征，一些偏碱性、中性的氮化物具有毒性，像含氮杂环化合物就属于具有较强毒性的致癌氮化物。这也就体现了石油产品氮及氮化物分析检测的必要性，通过科学的分析检测，来对石油产品当中氮化物的实际特征进行明确，并能够实现石油产品的氮化物分离分析。

2 石油产品中氮总含量的分析检测研究

石油产品当中氮物质的总含量检测，可以应用不同的方法得到准确的分析检测结果数据，目前分析检测水平比较优良的方法主要有电量法、滴定法等，每种分析检测方法的应用需要根据石油产品检测的需求及特征情况，进行合理的选用。因而下面对石油产品中氮总含量分析检测的几种应用比较广泛的方法进行研究分析。

2.1 电量法分析

电量法主要是应用于液体石蜡、石油脂产品的氮元素分析检测，这种类型的石油产品当中的氮元素占比非常小。电量法的应用能够准确地对微量的氮元素含量情况进行准确的检测。电量法的设计应用是在高温环境当中对检测产品进行镍催化反应，在催化反应的作用下检测石油产品当中的氮化物会逐渐转换成氨，氨物质会不断的进入滴定池当中，与电解液进行混合反应，反应作用下氨物质会转换成离子的状态。氨转换成离子是通过电解液中与氢离子的反应作用而实现，氢离子反应后会逐渐降低含量，降低的这一部分氢离子会由电解质进行补充。在整体过程中消耗的电量值，就是检测石油产品当中氮的总含量值。

2.2 滴定法分析

滴定法在石油产品氮物质分析检测当中应用非常常见，滴定法能够准确的检测的石油产品种类非常多，并且分析检测的操作也比较简单易懂。滴定分析检测法在燃料油、石油添加剂、润滑油等多种石油产品检测当中都能够适用。在实际分析检测期间最常用的方法为克氏法，先将需要检测的石油产品放入测量环境当中，并加入催化剂进行催化反应，石油产品当中的氮物质在催化剂的作用下会反应变成硫酸铵，这时再加入过量的氢氧化钠物质，继续进行蒸馏反应生成氨物质，最后利用硼酸来吸收氨，吸收完成之后利用盐酸进行滴定反应。观察计算滴定反应当中盐酸标准滴定溶液体积的值，从而得到石油产品中氮的总含量值。这种滴定检测方法，对于存在检测氮氧键及氮键化合物的石油产品不适用。

滴定分析检测法的应用，还可以通过催化剂将检测石油产品当中的氮物质反应变成硫酸铵物质，然后利用次氯酸钠－麝香草酚比色法来对产品当中氮的总含量进行明确，这种滴定检测方法更加直接，流程也比较简洁。若是石油产品当中的氮物质是属于偏碱性的物质，利用滴定法进行分析检测的情况下，只需要将适量的石油产品直接与苯、冰乙酸混合溶剂进行混合，混合反应之后进行高氯酸和冰乙酸的标准滴定处理，利用指示剂完成滴定操作，在滴定的过程中高氯酸与冰乙酸滴定溶液会产生相应的消耗，测量原本滴定溶液的高氯酸和冰乙酸的浓度，然后减去滴定之后的浓度值，并计算滴定前后的体积差值，以此来获得石油产品包含的偏碱性氮物质的总含量值。

2.3 元素分析仪法检测

在石油产品氮物质分析检测当中，元素分析仪是专业的氮物质元素检测分析仪器设备，其能够同时检测分析多种元素，仪器的运行原理依据为色谱原理。在实际分析检测期间，是利用复合催化剂来对石油产品检测液体进行高温氧化反应，然后在气作用之下实现分离检测操作，检测过程中，产品当中存在的所有氮物质元素都会转换成氮气，从而被仪器直接检测确定。元素分析仪能够实现将石油产品当中的其他物质与氮物质进行充分的分离，最终分析检测得到的数据具备可靠性和稳定性。

元素分析仪法的应用，需要保证应用的检测样品是均匀的状态，放入到仪器当中之后，通过化学色谱柱进行氮气分离，利用热导池检测器对氮气元素的含量值进行测定[2]。该方法在石油原油、渣油、石油添加剂、燃料油产品的检测当中都能够广泛应用。但是对于总氮的含量比例小于0.8%的石油产品，无法进行精准的检测，如：柴油、喷气燃料、汽油等类型的石油产品当中就不适用。

2.4 氧化燃烧和化学发光法检测

氧化燃烧与化学发光法分析检测的应用，是将检测的石油产品液体放到Ar、He等惰性气流空间当中，石油产品液体会产生挥发反应，然后在气流推动的作用下进入高温的通氧区，石油产品当中的氮物质就会转换成为一氧化氮，然后与O3进行接触，会反应变化成NO2状态，并且生成的二氧化氮是激发态，二氧化氮在弛豫时会发射光，光电倍增管会对其发射的光情况进行检测，通过对发射光的信号值进行计算，从而确定监测的石油产品氮总含量值。

3 石油产品中氮化物的分析检测研究

石油产品当中氮化物对于产品性能之间有着直接的关联，对于石油产品中氮化物的分析检测研究，对氮化物进行分离，明确其对石油产品性质的影响作用，对于石油产品优化有重要意义。下面就对其氮化物的分析检测具体方法进行分析研究。

3.1 燃油产品中氮化物的分析检测

燃油产品当中的氮化物含量相对比较多，吡啶、喹啉、吡咯、咔唑等都是含量占比较高的氮化物种类。燃油产品当中的氮化物对产品性能有积极的影响。就比如柴油产品当中包含的吡啶与吡咯氮化物，在摩擦的过程中能够对柴油进行保护，氮化物会转换成电阻值比较大的保护膜，来在柴油与摩擦物之间进行隔离，降低摩擦对柴油的磨损程度。在柴油产品进行氮化物分析检测当中，通常利用液相色谱分离，生成胶质组分，然后对组成元素进行检测，氮化物的占比非常高。

举例来说，可以利用离子交换法来实现燃油产品氮化物的分离，将燃油产品的试样与铵盐型强碱性离子交换柱进行反应，CH2Cl2物质会洗脱分成中性和碱性两种成分，再利用强酸性离子交换柱将中性的CH2Cl2分离出来，碱性10%的异丙胺的正己烷溶液也可以成功地分离出来，最终通过旋转蒸发浓缩来完成氮化物的分离与检测。相对比离子交换法进行氮化物的分离来说，应用改性硅胶柱层析法也可以实现有效的氮化物分离，并且分离检测的效果更佳，但是这种方法的适用范围没有离子交换法广泛，在实际燃油产品氮化物分析检测时，还需结合实际选择适用的方法。

3.2 润滑油基础油产品中氮化物的分析检测

润滑油基础油产品当中包含的氮化物主要有两种类型，分别为碱性氮、非碱氮，其中吡啶和喹啉的含量最为丰富[3]。氮化物在润滑油产品当中存在会对产品的抗氧化性能产生影响，氮含量值的大小与产品抗氧化剂消耗的速度大小之间是成正比的关系。在对润滑油基础油产品中的氮化物进行分析检测时，可以应用TiCl4(四氯化钛)、CuCl2(二氯化铜)两步络合法进行分离。该方法的实际应用能够将所有氮化物分离出来，并能够将氮化物分成碱性和其他性质的氮化物。通常润滑油产品当中的氮含量水平不会超过0.22%，分离比较容易，能够将氮化物充分的分离出来，并且最终获得的分离氮化物比较稳定，不会再产生化学反应，分离的氮化物通常浓度倍数较大，整体的分离操作比较便捷和简单，但是需要注意的是，要对TiCl4物质的使用量进行合理化的控制。

4 结语

现代石油产品行业的发展迅速，在经济发展当中发挥着重要的作用，对于石油产品中氮及氮化物的分析检测问题备受人们关注。目前，在分析检测工作当中，技术的先进性、创新性优化提升是重点，以此提升分离、分析检测的质量和效率。