離子色譜在石油化工領域的應用分析

林楨楠

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000）

在石油化工領域中，測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、油田水受干擾情況等環節中常用的方法。傳統的石油化工系統中沿用多年的是相對復雜、煩瑣的化學分析方法，比如，重量法、原子吸收法等，不僅離子間相互干擾嚴重準確度還不高。離子色譜法的應用能夠有效提高石油化工領域中對陰陽離子的檢測靈敏度和準確度，并且可以直接測得一價陽離子含量，陰離子測定范圍也有所擴大，是石油化工領域中重要的技術之一。

1 離子色譜法概述

離子色譜法是一種用電導檢測器連續檢測離子交換樹脂分離出的物質電導變化的色譜方法，利用的是離子能夠被分離、檢測的特點。離子色譜法根據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離子對色譜法。隨著研究的不斷深入，離子色譜法的檢測范圍已經從無機陰陽離子擴大至糖類、氨基酸、蛋白質、生物堿等有機物，甚至逐漸進入法醫學領域。隨著離子色譜法的應用范圍逐漸擴大，離子色譜法的前處理環節也進行了相應的改變，從簡單的轉化、濃縮、富集轉為將液相處理成能夠滿足離子色譜法應用要求，能夠保護色譜柱，能夠將有機元素轉化成無機陰陽離子。離子色譜法有其他分析測定方法沒有的優勢：檢測速度快、靈敏度高、選擇性優秀、可以同時測定多種離子化合物、穩定性高。離子色譜法用于常見陰陽離子的分離和測定，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耗時通常在10min以內。離子色譜法的檢測濃度范圍在ug和mg之間，比如，當進樣量為50uL時，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、檢測系統來完成有機、無機陰陽離子的選擇性檢測，大多數液相檢測中前處理環節只需要做稀釋和過濾，只有少數情況復雜的檢測才需要做額外處理。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值范圍內也能夠保持很好的穩定性，不會因為強酸或強堿淋洗液而出現化學變化，因此，應用范圍廣，結果產出穩定性高。

2 離子色譜法在石油化工領域的應用分析

離子色譜法在石油化工領域的應用范圍主要是油氣田的勘探開發、油田水分析等環節。

2.1 離子色譜在油氣田勘探開發中的應用

石油開采是石油化工產業的基礎性工作，是保證石油化工產業產能的重要前提。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、大致儲量，還能夠追蹤油田開采過程中剩余油的飽和度等參數，有助于開采工作人員及時調整開采方式，保證石油開采的質量和效率。油田中的地層水和注入水都在與石油、天然氣接觸過程中，會衍生成為高礦化度、高有機物濃度、含大量不溶性顆粒物的特殊狀態，分析油田水有助于開采技術人員了解地下油氣田的演化進度，判斷油氣田類型，調整鉆井液的配比，提高石油開采的質量和安全程度。在油氣田勘探環節中，示蹤劑是比較重要的檢測輔助工具，常用的示蹤劑為溴，通過檢測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。傳統石油化工生產中，檢測溴的技術主要是分光光度法、碘量法等，檢測質量和穩定性不足以滿足石油化工生產工作需求，改為離子色譜法后檢測的準確度、有效率有所上升。常用于檢測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行電導檢測。

2.2 離子色譜在油田水分析中的應用

注水是目前世界范圍內地下油田開采的主要開發方式，通過注水一方面可以驅動石油向開采井處匯聚，提高開采質量和效率，另一方面，可以填充石油開采后留下的地下空洞，避免地下巖層結構出現大面積、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因注水干擾而發生變化，逐漸偏離原始的濃度特征，且這種偏離難以恢復。但如果技術人員能夠準確分析油田水離子濃度的變化規律，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變化，推測出地下石油受到注水干擾的程度，反映出儲層的連通性，從而提高注水井、開采井的分布質量，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得不同井中油田水的離子含量，通過陰陽離子的測定可以明確劃分注水井、淺層儲層、中層儲層、深層儲層中油田水離子含量的差異性，掌握注入水礦化的時間和程度，為避免離子含量升高結成水垢做好準備和預防措施。要想預防水垢，檢測的對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，快速檢驗脫硫劑中的有效成分，輔助石油煉制技術水平的發展。在石油煉制領域中催化劑、脫硫劑是比較重要的兩個部分，催化劑主要分為加氫催化劑、重整催化劑、裂化催化劑等，用于不同環節的石油煉制；脫硫劑是提升石油煉制過程環保水平的重要試劑，脫硫劑效能直接影響能源的清潔程度。技術人員通過分析和測定催化劑上殘留陰離子濃度，可以掌握催化劑負載過程中金屬離子的活性程度，因為不同種類和數量的陰離子對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催化劑的進一步研究和進步。技術人員通過分析檢測脫硫劑中的有效成分，能夠了解熱穩定鹽的生成效果，間接了解脫硫劑的脫硫效能，因為酸性氣體與脫硫劑會產生甲酸鹽、亞硫酸鹽、硫酸鹽等熱穩定鹽。

2.4 離子色譜在石油化工廢水處理中的應用

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象，含有高濃度離子的廢水如果直接排入自然水體，必然導致水體污染問題，因此，油田和石油加工工廠中的廢水處理環節都需要將這些離子的處理效果作為廢水處理達標與否的衡量標準。離子色譜法能夠幫助技術人員迅速檢測出待排放廢水中的陰陽離子濃度。作為廢水處理是否達標的衡量手段，離子色譜法也是推動石油化工領域廢水處理技術優化、完善的重要參考值來源，盡可能提高石油化工產業對環境的友好程度。

3 結語

目前，離子色譜已經成為很多領域中的重要檢測手段，為如石油化工產業的發展提供了重要參考數據，未來離子色譜還擁有更加廣闊的發展空間。我國還需要繼續進行離子色譜技術的研究和應用，進一步擴大其使用范圍，充分發揮離子色譜技術的價值和作用。