有機元素監測儀在石化行業的應用

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）

石化行業為國家經濟發展提供了重要的能源和原材料，滲入國家經濟發展、國防和人們的日常生活中，在我國各個領域的地位不容小覷[1]。石化行業的產品和原料都是一些揮發性有機物，在生產過程中通過減壓、蒸餾、催化等工藝對原料進行加工。由于整個加工環節十分復雜，在生產過程中不可避免地會產生有機物的揮發，對環境造成影響，主要表現在光照條件下與空氣中的某些化合物發生反應，導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，對環境造成了極大的破壞。因此，在石化行業生產過程中，需要有效監測有機元素，減少有機物的排放，減輕環境壓力。

1 石化行業

1.1 內涵

石化行業是我國的經濟支柱之一，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，瀝青常用來鋪路，柴油和煤油常用作汽車的燃料，橡膠用于鋪設橡膠運動場。由此可見，各行各業的發展都離不開石化行業。

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

1.2 發展現狀

總體來看，石化行業的發展呈現出良好的趨勢。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，使原油價格穩步上升，石化行業增加值逐年上升。此外，因原油加工成汽油、柴油等物質的過程獲得的加工利潤也非常可觀，對國家的經濟發展起到了重要的支撐作用。

隨著經濟全球化的發展，我國石化行業只有不斷改革創新，才能緊跟時代的步伐。當前，石化行業面臨各種各樣的問題，比如國內市場競爭異常激烈，這種競爭不是短時間內存在，而是長期存在。良性競爭能促進行業的發展，而惡性競爭會造成資源的浪費、經濟效益的降低[3]。因此，當務之急是保證能源的持續利用。我國既是石油生產大國，也是石化產品消耗大國，加上石化產品生產過程中各種有機物的排放，對環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，急于在石化產品生產和環境保護之間找到平衡。要想實現可持續發展，石化行業就要深刻思考，從根本入手，改變以往的發展模式，加強有機元素監測儀的使用，不斷提升石化產品生產過程中的節能技術和環保技術。

2 有機元素監測儀

2.1 石化生產過程中有機元素監測種類

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

2.2 有機元素監測儀的功能

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

3 有機元素監測儀在石化行業的應用現狀

國內外對石化產品有機元素的測定標準大致相同，主要分為4類，只有根據不同的需求采用相應的有機元素監測析儀，才能得到精確的監測結果。目前，我國采用的有機元素監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測儀適用于不同的情況。下面以賽默飛世爾元素監測儀、CE-440有機元素監測儀、EA3000有機元素監測儀、JM1000有機元素監測儀為例，分析有機元素監測儀在石化行業的應用現狀，不同有機元素監測儀各有優劣。

3.1 賽默飛世爾元素監測儀

賽默飛世爾元素監測儀的進口國是德國，這種有機元素監測儀的標配是一個32位的樣品盤。樣品盒的數位并不是固定不變的，可以根據要求另增3個樣品盤。所以這種有機元素監測儀最多可以放125個樣品，一次監測的樣品數量較多，對每天需要監測大量樣品的實驗室而言非常有用，能極大地提高樣品監測效率，減輕工作壓力，并且監測時間較短，一次監測只需要2～5 min就可完成并呈現監測結果。此外，這種元素監測儀回收率高達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。

賽默飛世爾元素監測儀還有多功能模塊化設計。除了C、H、O、N、S 5種元素同時監測模式，還有C、H、N 3種元素同時監測模式，C、N兩種元素同時監測模式，N等單種元素監測模式。模式板塊很多，用戶可以根據不同需求選擇相應的模式，實現1～5個有機元素依次監測或共同監測的效果。該元素監測儀的使用手冊極為詳細，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有機元素監測儀

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

需要注意的是，其他有機元素監測儀采用垂直進樣燃燒，會導致樣品沉積，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有機元素監測儀則針對這一缺點作出改進，采用水平進樣系統，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，還提高了實驗的監測效率和精確度。這種有機元素監測儀不僅有動態功能，還有靜態功能，必要時可將動態和靜態相結合，達到最佳效果。

3.3 EA3000有機元素監測儀

歐維特EA3000有機元素監測儀的進口國是意大利，采用更加先進的燃燒技術，性能更好，用戶體驗更佳。這種有機元素監測儀可以根據不同的需要設置不同的氧氣體積，每個程序都具有獨立性特點，可以根據需要啟動程序或關閉相關程序。此外，EA3000有機元素監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測精確度，深受實驗員的認可與青睞。

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

3.4 JM1000有機元素監測儀

JM1000有機元素監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。其監測范圍較廣，既可監測固體，也可監測液體，不同的實驗員可進行不同的研究。這種有機元素監測儀的特點是能持續監測，但監測時間過長，有9～10 min，和其他有機元素監測儀相比，時間過長是缺點。由于有機元素監測過程對材料的浪費較少，能提高監測的精確度，加上價格較實惠，是眾多中小型實驗室的不二選擇。

4 有機元素監測儀應用于石化行業的改進措施

有機元素監測儀器在石化行業的應用較多，石化行業工作人員應根據不同的需求選擇合適的有機元素監測儀。但是，由于石化行業發展迅速，石化產品多種多樣，產生了大量揮發性有機物，對環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測儀的使用，不斷改善有機元素監測儀在石化行業的使用情況，提高工作效率。

4.1 加強管線泄漏自動監測

由于加油站較多、管道連接復雜，石化產品的運輸尤其要注意節能減污。但很多石化企業忽略了這一點，在石化產品運輸過程中出現管線泄漏問題，對環境造成了嚴重污染。相關單位要加強有機元素監測儀的使用，及時對石化產品中的有機元素進行精準監測。一旦管線泄漏，某些有機元素含量就會超標，此時有機元素監測儀就會啟動報警功能，工作人員收到報警信號后，應及時前往泄漏地處理，減少揮發性有機物的排放，保護環境。

4.2 確定排放源分類標準

當前，國內外對石化行業揮發性有機物中有機元素的監測標準并不統一，因此，從不同國家進口的有機元素監測儀在石化產品生產過程中對有機元素的監測標準不一致，導致石化產品中有機元素或揮發性有機物中元素的含量不同，有的合格，有的嚴重超標，對環境造成了不同程度的影響。因此，頂層應統一施策，制定石化行業生產過程中有機元素含量的統一監測標準，各大石化行業也應按照該標準進行石化產品有機元素的監測，力求石化產品中有機元素的含量保持一致。

4.3 控制設施穩定達標運行

在有機元素監測工作中，由于不同的企業使用了不同的有機元素監測儀，石化產品生產過程中的技術水平各不相同。不同的企業需要及時收集與監測揮發性有機物或生成的有機元素，準確測定有機元素的含量；得到準確的數據后，需要對數據進行分析處理，及時制定應對措施，調整管理方案，確保有機元素監測規范進行。此外，企業還應設計應急預案，防止在波動情況下有機元素監測儀出現故障，以便及時作出調整，不至于手足無措。

4.4 增設分質收集模塊設計

石化行業在生產過程中會產生大量揮發性有機物和廢氣，如果不及時處理，后果將不堪設想。因此，儀器生產單位可在有機元素監測儀中增設分質收集模塊，及時對揮發性有機物和廢氣進行監測，然后將監測到的分類數據傳輸到后臺，啟動分質收集功能，將廢氣、揮發性有機物及時回收，減少對環境的危害，使石化產品的生產更環保，不斷提高安全系數。

5 結語

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