有機元素監(jiān)測儀在石化行業(yè)的應(yīng)用

徐開群，陳梅枚，胡 彪

（1.長沙開元儀器有限公司，湖南 長沙 410100；2.湖南省計量檢測研究院，湖南 長沙 410014）

石化行業(yè)為國家經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的能源和原材料，滲入國家經(jīng)濟發(fā)展、國防和人們的日常生活中，在我國各個領(lǐng)域的地位不容小覷[1]。石化行業(yè)的產(chǎn)品和原料都是一些揮發(fā)性有機物，在生產(chǎn)過程中通過減壓、蒸餾、催化等工藝對原料進行加工。由于整個加工環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中不可避免地會產(chǎn)生有機物的揮發(fā)，對環(huán)境造成影響，主要表現(xiàn)在光照條件下與空氣中的某些化合物發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致空氣中臭氧的濃度不斷升高，最終破壞臭氧層，不斷加劇溫室效應(yīng)，對環(huán)境造成了極大的破壞。因此，在石化行業(yè)生產(chǎn)過程中，需要有效監(jiān)測有機元素，減少有機物的排放，減輕環(huán)境壓力。

1 石化行業(yè)

1.1 內(nèi)涵

石化行業(yè)是我國的經(jīng)濟支柱之一，主要是對原油、天然氣進行加工、銷售。加工后的原油、天然氣會變成柴油、煤油或汽車常用的燃料汽油等物質(zhì)供人們使用。此外，原油、天然氣還能加工成塑料、橡膠、瀝青等物質(zhì)，瀝青常用來鋪路，柴油和煤油常用作汽車的燃料，橡膠用于鋪設(shè)橡膠運動場。由此可見，各行各業(yè)的發(fā)展都離不開石化行業(yè)。

石化行業(yè)的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)路線涉及面廣。中國最著名的石化集團當(dāng)屬中國石化集團，有錯綜復(fù)雜的原油、天然氣運輸管道，連接起來長度在6 km以上[2]。不論是鄉(xiāng)鎮(zhèn)還是城市，管道連接交匯處一定距離內(nèi)都會設(shè)有加油站，就是為了方便駕駛員及時補充汽車燃料。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

總體來看，石化行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出良好的趨勢。國際石油價格趨勢變化始終是從低到高，原因在于近年來人們的生活水平日益提高，汽車購買量加大，市場對原油的需求量較大，使原油價格穩(wěn)步上升，石化行業(yè)增加值逐年上升。此外，因原油加工成汽油、柴油等物質(zhì)的過程獲得的加工利潤也非常可觀，對國家的經(jīng)濟發(fā)展起到了重要的支撐作用。

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，我國石化行業(yè)只有不斷改革創(chuàng)新，才能緊跟時代的步伐。當(dāng)前，石化行業(yè)面臨各種各樣的問題，比如國內(nèi)市場競爭異常激烈，這種競爭不是短時間內(nèi)存在，而是長期存在。良性競爭能促進行業(yè)的發(fā)展，而惡性競爭會造成資源的浪費、經(jīng)濟效益的降低[3]。因此，當(dāng)務(wù)之急是保證能源的持續(xù)利用。我國既是石油生產(chǎn)大國，也是石化產(chǎn)品消耗大國，加上石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各種有機物的排放，對環(huán)境造成了極大的影響，對人們的健康也造成了極大的威脅，因此，急于在石化產(chǎn)品生產(chǎn)和環(huán)境保護之間找到平衡。要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，石化行業(yè)就要深刻思考，從根本入手，改變以往的發(fā)展模式，加強有機元素監(jiān)測儀的使用，不斷提升石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的節(jié)能技術(shù)和環(huán)保技術(shù)。

2 有機元素監(jiān)測儀

2.1 石化生產(chǎn)過程中有機元素監(jiān)測種類

石化行業(yè)在生產(chǎn)過程中會釋放揮發(fā)性有機物，對環(huán)境造成了極大的影響，引發(fā)了臭氧層破壞和溫室效應(yīng)等一系列環(huán)境問題[4]，因此，找到石化行業(yè)生產(chǎn)過程中揮發(fā)性有機物的源頭并提出相應(yīng)的根治對策顯得尤為重要。我國石化行業(yè)對石化產(chǎn)品的有機元素進行了測定，若符合元素測定標(biāo)準(zhǔn)，則標(biāo)注等效采用，若不符合元素測定標(biāo)準(zhǔn)，則標(biāo)注修改采用。常見的有機元素有C、H、O、N、P、S等，石化產(chǎn)品元素測定主要包括4類：第一類是C、H、N 3種有機元素同時監(jiān)測，第二類是N元素含量單獨監(jiān)測，第三類是S元素含量單獨監(jiān)測，第4類是H元素含量單獨監(jiān)測。

2.2 有機元素監(jiān)測儀的功能

常見的有機元素監(jiān)測儀器包括紫外熒光測硫儀、分光光度計、氣相色譜儀等，石化行業(yè)主要采用現(xiàn)代有機元素監(jiān)測儀，是微量監(jiān)測儀的改良版。首先，現(xiàn)代有機監(jiān)測儀性能更好，短時間內(nèi)監(jiān)測效率更高，用戶的使用體驗感也更好。其次，現(xiàn)代有機元素監(jiān)測儀將多種功能集于一身，如在進行有機元素監(jiān)測的同時可執(zhí)行抽取分離等程序。傳統(tǒng)的有機元素監(jiān)測儀只能同時監(jiān)測石化產(chǎn)品成分中C、H、N、P 4種元素，而現(xiàn)代有機元素監(jiān)測儀可對C、H、O、N、S 5種主要有機元素同時進行含量監(jiān)測，提高了監(jiān)測效率和監(jiān)測精確度。此外，現(xiàn)代有機元素監(jiān)測儀還能選擇單個元素，根據(jù)需要進行組合。例如，在某些石化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，需對單種元素、兩種元素或3種元素進行含量監(jiān)測，如C、H、N，S或N，體現(xiàn)了有機元素監(jiān)測儀中多功能模塊設(shè)計的優(yōu)勢。用戶可根據(jù)自己的需要進行選擇，具有極大的便利性。

3 有機元素監(jiān)測儀在石化行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)外對石化產(chǎn)品有機元素的測定標(biāo)準(zhǔn)大致相同，主要分為4類，只有根據(jù)不同的需求采用相應(yīng)的有機元素監(jiān)測析儀，才能得到精確的監(jiān)測結(jié)果。目前，我國采用的有機元素監(jiān)測儀基本上是從國外進口的，主要進口國家有德國、美國、意大利、日本等。從不同國家進口的不同種類有機元素監(jiān)測儀適用于不同的情況。下面以賽默飛世爾元素監(jiān)測儀、CE-440有機元素監(jiān)測儀、EA3000有機元素監(jiān)測儀、JM1000有機元素監(jiān)測儀為例，分析有機元素監(jiān)測儀在石化行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，不同有機元素監(jiān)測儀各有優(yōu)劣。

3.1 賽默飛世爾元素監(jiān)測儀

賽默飛世爾元素監(jiān)測儀的進口國是德國，這種有機元素監(jiān)測儀的標(biāo)配是一個32位的樣品盤。樣品盒的數(shù)位并不是固定不變的，可以根據(jù)要求另增3個樣品盤。所以這種有機元素監(jiān)測儀最多可以放125個樣品，一次監(jiān)測的樣品數(shù)量較多，對每天需要監(jiān)測大量樣品的實驗室而言非常有用，能極大地提高樣品監(jiān)測效率，減輕工作壓力，并且監(jiān)測時間較短，一次監(jiān)測只需要2～5 min就可完成并呈現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果。此外，這種元素監(jiān)測儀回收率高達(dá)99.5%，不會造成原材料的浪費，滿足了很多實驗室的需求，使用范圍較廣，使用頻率較高。

賽默飛世爾元素監(jiān)測儀還有多功能模塊化設(shè)計。除了C、H、O、N、S 5種元素同時監(jiān)測模式，還有C、H、N 3種元素同時監(jiān)測模式，C、N兩種元素同時監(jiān)測模式，N等單種元素監(jiān)測模式。模式板塊很多，用戶可以根據(jù)不同需求選擇相應(yīng)的模式，實現(xiàn)1～5個有機元素依次監(jiān)測或共同監(jiān)測的效果。該元素監(jiān)測儀的使用手冊極為詳細(xì)，用戶在操作過程中有任何疑問都可查閱，有效提高了工作效率，延長了儀器的使用壽命，對用戶和商家而言有百利而無一害。

3.2 CE-440有機元素監(jiān)測儀

CE-440有機元素監(jiān)測儀的進口國是美國，源于美國加聯(lián)儀器有限公司。我國有不少實驗室使用CE-440有機元素監(jiān)測儀。這種有機元素監(jiān)測儀可以監(jiān)測有機元素中的C、H、O、N、S，與賽默飛世爾元素監(jiān)測儀的功能相同。

需要注意的是，其他有機元素監(jiān)測儀采用垂直進樣燃燒，會導(dǎo)致樣品沉積，不僅會造成材料的浪費，影響本次實驗，還會影響下一次實驗結(jié)果的精確度，對眾多實驗員造成了極大的困擾。CE-440有機元素監(jiān)測儀則針對這一缺點作出改進，采用水平進樣系統(tǒng)，每次燃燒后都不會有樣品沉積，而是直接被清除干凈，不僅有效避免了原材料的浪費，還提高了實驗的監(jiān)測效率和精確度。這種有機元素監(jiān)測儀不僅有動態(tài)功能，還有靜態(tài)功能，必要時可將動態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合，達(dá)到最佳效果。

3.3 EA3000有機元素監(jiān)測儀

歐維特EA3000有機元素監(jiān)測儀的進口國是意大利，采用更加先進的燃燒技術(shù)，性能更好，用戶體驗更佳。這種有機元素監(jiān)測儀可以根據(jù)不同的需要設(shè)置不同的氧氣體積，每個程序都具有獨立性特點，可以根據(jù)需要啟動程序或關(guān)閉相關(guān)程序。此外，EA3000有機元素監(jiān)測儀的燃燒效率很高，且燃燒很徹底，極大地提高了有機元素的監(jiān)測精確度，深受實驗員的認(rèn)可與青睞。

歐維特EA3000有機元素監(jiān)測儀具有以下優(yōu)點：（1）元素監(jiān)測速度極快，監(jiān)測時間很短，通常5 min內(nèi)就可以顯示結(jié)果；（2）測量范圍廣，可以滿足不同實驗員的不同需求，便于監(jiān)測各種元素；（3）功能齊全，除了元素監(jiān)測功能，還具有全程程序監(jiān)測功能，能及時對儀器所處情況進行監(jiān)測，若出現(xiàn)問題可自動關(guān)閉儀器，時刻保證儀器處于安全狀態(tài)，提高了工作的安全系數(shù)；（4）智能化功能完善，適用范圍廣，能根據(jù)測量的多種需求及時變化，十分方便。

3.4 JM1000有機元素監(jiān)測儀

JM1000有機元素監(jiān)測儀的進口國是日本，功能和前面3種相比較為單一，只有兩種選擇：一種是同時測定C、N兩種元素，另一種是同時測定C、H、N 3種元素。其監(jiān)測范圍較廣，既可監(jiān)測固體，也可監(jiān)測液體，不同的實驗員可進行不同的研究。這種有機元素監(jiān)測儀的特點是能持續(xù)監(jiān)測，但監(jiān)測時間過長，有9～10 min，和其他有機元素監(jiān)測儀相比，時間過長是缺點。由于有機元素監(jiān)測過程對材料的浪費較少，能提高監(jiān)測的精確度，加上價格較實惠，是眾多中小型實驗室的不二選擇。

4 有機元素監(jiān)測儀應(yīng)用于石化行業(yè)的改進措施

有機元素監(jiān)測儀器在石化行業(yè)的應(yīng)用較多，石化行業(yè)工作人員應(yīng)根據(jù)不同的需求選擇合適的有機元素監(jiān)測儀。但是，由于石化行業(yè)發(fā)展迅速，石化產(chǎn)品多種多樣，產(chǎn)生了大量揮發(fā)性有機物，對環(huán)境和人們的健康生活造成了極大的影響，需要革新有機元素監(jiān)測儀的使用，不斷改善有機元素監(jiān)測儀在石化行業(yè)的使用情況，提高工作效率。

4.1 加強管線泄漏自動監(jiān)測

由于加油站較多、管道連接復(fù)雜，石化產(chǎn)品的運輸尤其要注意節(jié)能減污。但很多石化企業(yè)忽略了這一點，在石化產(chǎn)品運輸過程中出現(xiàn)管線泄漏問題，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。相關(guān)單位要加強有機元素監(jiān)測儀的使用，及時對石化產(chǎn)品中的有機元素進行精準(zhǔn)監(jiān)測。一旦管線泄漏，某些有機元素含量就會超標(biāo)，此時有機元素監(jiān)測儀就會啟動報警功能，工作人員收到報警信號后，應(yīng)及時前往泄漏地處理，減少揮發(fā)性有機物的排放，保護環(huán)境。

4.2 確定排放源分類標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，國內(nèi)外對石化行業(yè)揮發(fā)性有機物中有機元素的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，因此，從不同國家進口的有機元素監(jiān)測儀在石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對有機元素的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致石化產(chǎn)品中有機元素或揮發(fā)性有機物中元素的含量不同，有的合格，有的嚴(yán)重超標(biāo)，對環(huán)境造成了不同程度的影響。因此，頂層應(yīng)統(tǒng)一施策，制定石化行業(yè)生產(chǎn)過程中有機元素含量的統(tǒng)一監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，各大石化行業(yè)也應(yīng)按照該標(biāo)準(zhǔn)進行石化產(chǎn)品有機元素的監(jiān)測，力求石化產(chǎn)品中有機元素的含量保持一致。

4.3 控制設(shè)施穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運行

在有機元素監(jiān)測工作中，由于不同的企業(yè)使用了不同的有機元素監(jiān)測儀，石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的技術(shù)水平各不相同。不同的企業(yè)需要及時收集與監(jiān)測揮發(fā)性有機物或生成的有機元素，準(zhǔn)確測定有機元素的含量；得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)后，需要對數(shù)據(jù)進行分析處理，及時制定應(yīng)對措施，調(diào)整管理方案，確保有機元素監(jiān)測規(guī)范進行。此外，企業(yè)還應(yīng)設(shè)計應(yīng)急預(yù)案，防止在波動情況下有機元素監(jiān)測儀出現(xiàn)故障，以便及時作出調(diào)整，不至于手足無措。

4.4 增設(shè)分質(zhì)收集模塊設(shè)計

石化行業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機物和廢氣，如果不及時處理，后果將不堪設(shè)想。因此，儀器生產(chǎn)單位可在有機元素監(jiān)測儀中增設(shè)分質(zhì)收集模塊，及時對揮發(fā)性有機物和廢氣進行監(jiān)測，然后將監(jiān)測到的分類數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_，啟動分質(zhì)收集功能，將廢氣、揮發(fā)性有機物及時回收，減少對環(huán)境的危害，使石化產(chǎn)品的生產(chǎn)更環(huán)保，不斷提高安全系數(shù)。

5 結(jié)語

石化行業(yè)在我國經(jīng)濟領(lǐng)域的地位不容小覷。在石化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，揮發(fā)性有機物會對環(huán)境造成影響，例如破壞臭氧層，加劇溫室效應(yīng)。因此，在石化行業(yè)生產(chǎn)過程中，對有機元素進行監(jiān)測、減少有機物的排放、減輕環(huán)境壓力是當(dāng)務(wù)之急。我國主要采用賽默飛世爾元素監(jiān)測儀、CE-440有機元素監(jiān)測儀、EA3000有機元素監(jiān)測儀、JM1000有機元素監(jiān)測儀等，對石化產(chǎn)品中C、H、O、N、P、S等有機元素進行測定。但由于當(dāng)前石化行業(yè)發(fā)展迅速，石化產(chǎn)品種類較多，需要不斷改進有機元素監(jiān)測儀，提高儀器的工作效率，促進環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展。