[发明专利]一种改进轻质油中痕量原油拉曼光谱检测限的方法

说明书

本发明公开了一种改进轻质油中痕量原油拉曼光谱检测限的方法，该方法选取拉曼光谱中具有较好线性特性的不同谱段，采用不同预处理方法得到多个预测模型，预测待测光谱并集成预测结果得到最终预测结果。该方法将轻质油中痕量原油浓度检测限降低至1ppm，从而更加灵敏地监测工业生产过程中原油泄漏至轻质油产品的状况，提高拉曼光谱的检测性能，有利于提前预警故障工况，稳定产品质量，保障生产安全。

技术领域

本发明涉及痕量检测方法，具体为一种改进轻质油中痕量原油拉曼光谱检测限的方法。

背景技术

炼化企业常采用原油与各种轻质油进行换热，但在换热过程中会有泄漏情况发生的可能。一旦换热器内漏，会造成原油污染轻质油，进而降低产品质量，给生产带来安全隐患。生产中对泄漏至轻质油的原油含量检测限指标要求很高，甚至低至10ppm以下，检测难度很大。

相比于气相色谱法和近红外光谱检测法，拉曼光谱对于深色样品十分敏感，尤其是原油，在拉曼光谱中有很强的荧光背景，而炼化企业的纯净轻质油在常温常压下呈现为无色透明或者微黄色液体，无荧光背景。因此，利用拉曼光谱的这个特性实现轻质油中的原油检测，近年来已开始在工业中得到研究和应用。

然而，据现有的研究成果来看，采用拉曼光谱检测的痕量原油浓度一般在25ppm上下，如申请人在先申请的专利CN202010420057.2。对于低于该浓度的痕量原油，拉曼光谱波峰强度低，不同浓度痕量原油的拉曼光谱区分度小，而人工操作和光谱仪器本身等都会给拉曼光谱检测精度带来不利影响。因此有必要完善拉曼光谱检测方法，进一步降低检测限，促进拉曼光谱在衡量原油泄漏中的应用。

发明内容

本发明公开了一种改进轻质油中痕量原油拉曼光谱检测限的方法，该方法可以快速识别轻质油中浓度低至1ppm的痕量原油。

本发明具有如下步骤：

离线采集样品拉曼光谱，采用拉曼光谱最高峰和次高峰建立痕量原油拉曼光谱检测模型，使用该模型进行待测痕量原油浓度检测。

其中，检测模型的建立过程如下：

(1)离线配置不同浓度的原油轻质油混合样品，浓度分别为1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、10ppm、20ppm，并制备未掺入原油的纯净轻质油样品；

(2)测定各样品的拉曼光谱并进行标准化处理，光谱波数范围为55～3255cm^-1；

(3)选取样品拉曼光谱的最高峰和次高峰，其波数段范围分别为165～590cm^-1和1405～1520cm^-1；

(4)用样品原始拉曼光谱中波数段范围为165～590cm^-1的标准化光谱数据建立模型M₁，使用样品原始拉曼光谱中波数段范围为1405～1520cm^-1的标准化光谱数据建立模型M₂；

(5)采用Savitzky-Golay 3次17点卷积平滑算法对原始光谱进行平滑处理得到样品平滑光谱，去除谱图曲线中非线性部分，提高谱图信噪比；

(6)使用样品平滑拉曼光谱中波数段范围为165～590cm^-1的标准化光谱数据建立模型M₃，使用样品原始拉曼光谱中波数段范围为1405～1520cm^-1的光谱数据建立模型M₄；

模型建立后，使用该模型对轻质油进行在线监测，步骤如下：

(1)在线采集轻质油的拉曼光谱，光谱波数范围为55～3255cm^-1；

(2)采用Savitzky-Golay 3次17点卷积平滑算法对待测轻质油原始拉曼光谱进行平滑处理得到平滑拉曼光谱；