離子色譜在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用分析

林楨楠

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000）

在石油化工領(lǐng)域中，測(cè)定某種離子的含量通常是探究地層中剩余油飽和度、油氣之間物質(zhì)、油田水受干擾情況等環(huán)節(jié)中常用的方法。傳統(tǒng)的石油化工系統(tǒng)中沿用多年的是相對(duì)復(fù)雜、煩瑣的化學(xué)分析方法，比如，重量法、原子吸收法等，不僅離子間相互干擾嚴(yán)重準(zhǔn)確度還不高。離子色譜法的應(yīng)用能夠有效提高石油化工領(lǐng)域中對(duì)陰陽離子的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度，并且可以直接測(cè)得一價(jià)陽離子含量，陰離子測(cè)定范圍也有所擴(kuò)大，是石油化工領(lǐng)域中重要的技術(shù)之一。

1 離子色譜法概述

離子色譜法是一種用電導(dǎo)檢測(cè)器連續(xù)檢測(cè)離子交換樹脂分離出的物質(zhì)電導(dǎo)變化的色譜方法，利用的是離子能夠被分離、檢測(cè)的特點(diǎn)。離子色譜法根據(jù)不同的離子分離方式可劃分為HPIC離子交換色譜法、HPIEC離子排斥色譜法、MPIC離子對(duì)色譜法。隨著研究的不斷深入，離子色譜法的檢測(cè)范圍已經(jīng)從無機(jī)陰陽離子擴(kuò)大至糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿等有機(jī)物，甚至逐漸進(jìn)入法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著離子色譜法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，離子色譜法的前處理環(huán)節(jié)也進(jìn)行了相應(yīng)的改變，從簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化、濃縮、富集轉(zhuǎn)為將液相處理成能夠滿足離子色譜法應(yīng)用要求，能夠保護(hù)色譜柱，能夠?qū)⒂袡C(jī)元素轉(zhuǎn)化成無機(jī)陰陽離子。離子色譜法有其他分析測(cè)定方法沒有的優(yōu)勢(shì)：檢測(cè)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)秀、可以同時(shí)測(cè)定多種離子化合物、穩(wěn)定性高。離子色譜法用于常見陰陽離子的分離和測(cè)定，比如，氟離子、氯離子、溴離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子等常見陰離子和鋰、鈉、銨根離子、鉀、鎂、鈣等常見陽離子的檢測(cè)耗時(shí)通常在10min以內(nèi)。離子色譜法的檢測(cè)濃度范圍在ug和mg之間，比如，當(dāng)進(jìn)樣量為50uL時(shí)，可檢出離子的最小范圍是10ug/L。離子色譜法可以通過不同的分離、檢測(cè)系統(tǒng)來完成有機(jī)、無機(jī)陰陽離子的選擇性檢測(cè)，大多數(shù)液相檢測(cè)中前處理環(huán)節(jié)只需要做稀釋和過濾，只有少數(shù)情況復(fù)雜的檢測(cè)才需要做額外處理。在離子色譜法中，苯乙烯、二乙烯苯聚合物是常見的填料，這種樹脂填料在高pH值范圍內(nèi)也能夠保持很好的穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)酸或強(qiáng)堿淋洗液而出現(xiàn)化學(xué)變化，因此，應(yīng)用范圍廣，結(jié)果產(chǎn)出穩(wěn)定性高。

2 離子色譜法在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用分析

離子色譜法在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍主要是油氣田的勘探開發(fā)、油田水分析等環(huán)節(jié)。

2.1 離子色譜在油氣田勘探開發(fā)中的應(yīng)用

石油開采是石油化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性工作，是保證石油化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的重要前提。在石油開采過程中，油氣田勘探十分重要，不僅能夠探明地下油氣田的位置、大致儲(chǔ)量，還能夠追蹤油田開采過程中剩余油的飽和度等參數(shù)，有助于開采工作人員及時(shí)調(diào)整開采方式，保證石油開采的質(zhì)量和效率。油田中的地層水和注入水都在與石油、天然氣接觸過程中，會(huì)衍生成為高礦化度、高有機(jī)物濃度、含大量不溶性顆粒物的特殊狀態(tài)，分析油田水有助于開采技術(shù)人員了解地下油氣田的演化進(jìn)度，判斷油氣田類型，調(diào)整鉆井液的配比，提高石油開采的質(zhì)量和安全程度。在油氣田勘探環(huán)節(jié)中，示蹤劑是比較重要的檢測(cè)輔助工具，常用的示蹤劑為溴，通過檢測(cè)溴的含量能夠有效了解地下油田中剩余油的飽和度、油水的連通性等情況。傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)中，檢測(cè)溴的技術(shù)主要是分光光度法、碘量法等，檢測(cè)質(zhì)量和穩(wěn)定性不足以滿足石油化工生產(chǎn)工作需求，改為離子色譜法后檢測(cè)的準(zhǔn)確度、有效率有所上升。常用于檢測(cè)溴的離子色譜法中以IonPacAS19-HC型分離柱為離子分離交換柱，以氫氧化鉀溶液為淋洗液，分離液相中的溴離子來進(jìn)行電導(dǎo)檢測(cè)。

2.2 離子色譜在油田水分析中的應(yīng)用

注水是目前世界范圍內(nèi)地下油田開采的主要開發(fā)方式，通過注水一方面可以驅(qū)動(dòng)石油向開采井處匯聚，提高開采質(zhì)量和效率，另一方面，可以填充石油開采后留下的地下空洞，避免地下巖層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大面積、突然變化。但隨著注水開采的不斷深入，地下油田中水量越來越多，油田水中的常量離子濃度必然會(huì)因注水干擾而發(fā)生變化，逐漸偏離原始的濃度特征，且這種偏離難以恢復(fù)。但如果技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確分析油田水離子濃度的變化規(guī)律，還是能夠借此了解地下油氣田中剩余油飽和度等方面的參數(shù)變化，推測(cè)出地下石油受到注水干擾的程度，反映出儲(chǔ)層的連通性，從而提高注水井、開采井的分布質(zhì)量，提高石油開采效率。以安棚油田為例，通過離子色譜法可直接測(cè)得不同井中油田水的離子含量，通過陰陽離子的測(cè)定可以明確劃分注水井、淺層儲(chǔ)層、中層儲(chǔ)層、深層儲(chǔ)層中油田水離子含量的差異性，掌握注入水礦化的時(shí)間和程度，為避免離子含量升高結(jié)成水垢做好準(zhǔn)備和預(yù)防措施。要想預(yù)防水垢，檢測(cè)的對(duì)象主要是堿金屬離子、銨根離子等陽離子，離子分離交換柱以IonPacCS10和 IonPacCS12A 為主。

2.3 離子色譜在石油煉制過程中的應(yīng)用

石油煉制過程中，離子色譜主要用于分析催化劑、浸漬液中陰離子濃度，快速檢驗(yàn)脫硫劑中的有效成分，輔助石油煉制技術(shù)水平的發(fā)展。在石油煉制領(lǐng)域中催化劑、脫硫劑是比較重要的兩個(gè)部分，催化劑主要分為加氫催化劑、重整催化劑、裂化催化劑等，用于不同環(huán)節(jié)的石油煉制；脫硫劑是提升石油煉制過程環(huán)保水平的重要試劑，脫硫劑效能直接影響能源的清潔程度。技術(shù)人員通過分析和測(cè)定催化劑上殘留陰離子濃度，可以掌握催化劑負(fù)載過程中金屬離子的活性程度，因?yàn)椴煌N類和數(shù)量的陰離子對(duì)金屬離子的活性程度有比較明顯的影響，研究殘存的陰離子濃度能夠引導(dǎo)催化劑的進(jìn)一步研究和進(jìn)步。技術(shù)人員通過分析檢測(cè)脫硫劑中的有效成分，能夠了解熱穩(wěn)定鹽的生成效果，間接了解脫硫劑的脫硫效能，因?yàn)樗嵝詺怏w與脫硫劑會(huì)產(chǎn)生甲酸鹽、亞硫酸鹽、硫酸鹽等熱穩(wěn)定鹽。

2.4 離子色譜在石油化工廢水處理中的應(yīng)用

在石油化工廢水中，氯離子、溴離子、硝酸根離子、硫酸根離子等都是廢水處理的主要對(duì)象，含有高濃度離子的廢水如果直接排入自然水體，必然導(dǎo)致水體污染問題，因此，油田和石油加工工廠中的廢水處理環(huán)節(jié)都需要將這些離子的處理效果作為廢水處理達(dá)標(biāo)與否的衡量標(biāo)準(zhǔn)。離子色譜法能夠幫助技術(shù)人員迅速檢測(cè)出待排放廢水中的陰陽離子濃度。作為廢水處理是否達(dá)標(biāo)的衡量手段，離子色譜法也是推動(dòng)石油化工領(lǐng)域廢水處理技術(shù)優(yōu)化、完善的重要參考值來源，盡可能提高石油化工產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的友好程度。

3 結(jié)語

目前，離子色譜已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中的重要檢測(cè)手段，為如石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要參考數(shù)據(jù)，未來離子色譜還擁有更加廣闊的發(fā)展空間。我國(guó)還需要繼續(xù)進(jìn)行離子色譜技術(shù)的研究和應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍，充分發(fā)揮離子色譜技術(shù)的價(jià)值和作用。