[发明专利]由红外光谱预测原油密度的方法

说明书

技术领域

本发明为一种利用光谱预测原油密度的方法，具体地说，是一种利用原油样品的红外光谱预测其密度的方法。 

背景技术

目前，全球石油交易市场上生产和交易的原油价格变化很大，原油的密度高低是决定原油价格的一个重要原因。就加工环节而言，我国炼厂加工的原油进口原油量比较大、种类较为复杂，大部分炼厂都在加工混兑原油。快速检测原油密度，对于优化进料、调和，提高企业效率具有重要意义。 

测量原油密度的方法有多种，常用的有密度计法、比重瓶法和U形振动管法(SH/T0604-2000原油和石油产品密度测定法)等，但这些方法测量速度慢、步骤繁琐，不能满足快速评价的需要。近年来，随着光谱技术与化学计量学的发展，分子光谱分析技术尤其是近红外光谱(NIR)因测试速度快、精密度高、操作简单、适合在线分析等优点，在油品快速分析中得到了较为广泛的应用。与只含氢基团倍频和组合频信息的近红外光谱相比，中红外光谱(MIR)含有更多的分子官能团信息，但因传统的红外光谱仪器和测量方式使用的不便性，使其多用于分子结构的定性分析，较难用于油品的定量分析。随着仪器制造水平尤其是测量附件性能的不断提高，红外光谱结合化学计量学的分析技术也逐渐得到人们的认可和应用，其中，对于液体的定量分析，衰减全反射(ATR)是方便快捷的一种测量方式，与多元校正方法结合已被用于深色重质油品物化性质的快速测定，例如，渣油的四组分含量以及残炭测定等。 

Marcelo M.Sena等在“N-way PLS applied to simultaneous spectrophotometric determination of acetylsalicylic acid，paracetamol and caffeine”{Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis，Issue 34，Pages 27-34(2004)}一文中，以pH值作为条件变量，使用多维偏最小二乘方法建立乙酰水杨酸、对乙酰氨基酚、咖啡碱的校正模型，预测结果表明，预测标准偏差(RESEP)低于采用偏最小二乘法的偏差。 

发明内容

本发明的目的是提供一种红外光谱测定原油密度的方法，该方法分析速度快，测试准确、重复性好。 

本发明提供的由红外光谱预测原油密度的方法，包括如下步骤： 

(1)收集各种原油样品，用标准方法测定原油样品密度，建立原油密度矩阵Y， 

(2)测定收集的各个原油样品在不同温度下的红外光谱并进行一阶或二阶 微分处理，取650～1810cm^-1和2750～3100cm^-1特征谱区的吸光度构成三维光谱矩阵X(I×J×K)，其中I为原油样品数，J为特征谱区的波长点数，K为温度变化数，与用标准方法建立的原油密度矩阵采用多维偏最小二乘法建立校正模型， 

(3)在与收集的原油样品相同的条件下测定待测原油样品在不同温度下的红外光谱并进行一阶或二阶微分处理，取650～1810cm^-1和2750～3100cm^-1特征谱区的吸光度构成三维光谱矩阵X^un，将其代入(2)步建立的校正模型，得到待测原油样品的密度。 

本发明方法采用衰减全反射(ATR)测量方式，通过在不同温度下测定原油样品的红外光谱，将光谱进行微分处理，选择适当的红外光谱特征谱区，将特征谱区对应的吸光度与标准方法测得的原油密度相关联，通过多元回归分析建立校正模型，通过校正模型，由待测原油样品在所选特征谱区的吸光度预测其密度。本发明方法可为制定炼油加工方案以及优化生产条件及时提供数据。 

具体实施方式

本发明方法选择与原油密度有良好相关性的红外光谱区，即波数为650～1810cm^-1和2750～3100cm^-1的波段区间作为特征谱区，选择不同温度下测定的原油样品在上述特征谱区的吸光度，再将各种原油在不同温度下获得的特征谱区的吸光度与其用标准方法测得的密度相关联，建立预测模型，再由预测模型和未知原油样品在不同温度下测定的吸光度预测其密度。本发明方法快捷、准确。