有机元素监测仪在石化行业的应用

徐开群，陈梅枚，胡 彪

（1.长沙开元仪器有限公司，湖南 长沙 410100；
2.湖南省计量检测研究院，湖南 长沙 410014）

石化行业为国家经济发展提供了重要的能源和原材料，渗入国家经济发展、国防和人们的日常生活中，在我国各个领域的地位不容小觑[1]。石化行业的产品和原料都是一些挥发性有机物，在生产过程中通过减压、蒸馏、催化等工艺对原料进行加工。由于整个加工环节十分复杂，在生产过程中不可避免地会产生有机物的挥发，对环境造成影响，主要表现在光照条件下与空气中的某些化合物发生反应，导致空气中臭氧的浓度不断升高，最终破坏臭氧层，不断加剧温室效应，对环境造成了极大的破坏。因此，在石化行业生产过程中，需要有效监测有机元素，减少有机物的排放，减轻环境压力。

1.1 内涵

石化行业是我国的经济支柱之一，主要是对原油、天然气进行加工、销售。加工后的原油、天然气会变成柴油、煤油或汽车常用的燃料汽油等物质供人们使用。此外，原油、天然气还能加工成塑料、橡胶、沥青等物质，沥青常用来铺路，柴油和煤油常用作汽车的燃料，橡胶用于铺设橡胶运动场。由此可见，各行各业的发展都离不开石化行业。

石化行业的生产过程非常复杂，生产周期长，生产路线涉及面广。中国最著名的石化集团当属中国石化集团，有错综复杂的原油、天然气运输管道，连接起来长度在6 km以上[2]。不论是乡镇还是城市，管道连接交汇处一定距离内都会设有加油站，就是为了方便驾驶员及时补充汽车燃料。

1.2 发展现状

总体来看，石化行业的发展呈现出良好的趋势。国际石油价格趋势变化始终是从低到高，原因在于近年来人们的生活水平日益提高，汽车购买量加大，市场对原油的需求量较大，使原油价格稳步上升，石化行业增加值逐年上升。此外，因原油加工成汽油、柴油等物质的过程获得的加工利润也非常可观，对国家的经济发展起到了重要的支撑作用。

随着经济全球化的发展，我国石化行业只有不断改革创新，才能紧跟时代的步伐。当前，石化行业面临各种各样的问题，比如国内市场竞争异常激烈，这种竞争不是短时间内存在，而是长期存在。良性竞争能促进行业的发展，而恶性竞争会造成资源的浪费、经济效益的降低[3]。因此，当务之急是保证能源的持续利用。我国既是石油生产大国，也是石化产品消耗大国，加上石化产品生产过程中各种有机物的排放，对环境造成了极大的影响，对人们的健康也造成了极大的威胁，因此，急于在石化产品生产和环境保护之间找到平衡。要想实现可持续发展，石化行业就要深刻思考，从根本入手，改变以往的发展模式，加强有机元素监测仪的使用，不断提升石化产品生产过程中的节能技术和环保技术。

2.1 石化生产过程中有机元素监测种类

石化行业在生产过程中会释放挥发性有机物，对环境造成了极大的影响，引发了臭氧层破坏和温室效应等一系列环境问题[4]，因此，找到石化行业生产过程中挥发性有机物的源头并提出相应的根治对策显得尤为重要。我国石化行业对石化产品的有机元素进行了测定，若符合元素测定标准，则标注等效采用，若不符合元素测定标准，则标注修改采用。常见的有机元素有C、H、O、N、P、S等，石化产品元素测定主要包括4类：第一类是C、H、N 3种有机元素同时监测，第二类是N元素含量单独监测，第三类是S元素含量单独监测，第4类是H元素含量单独监测。

2.2 有机元素监测仪的功能

常见的有机元素监测仪器包括紫外荧光测硫仪、分光光度计、气相色谱仪等，石化行业主要采用现代有机元素监测仪，是微量监测仪的改良版。首先，现代有机监测仪性能更好，短时间内监测效率更高，用户的使用体验感也更好。其次，现代有机元素监测仪将多种功能集于一身，如在进行有机元素监测的同时可执行抽取分离等程序。传统的有机元素监测仪只能同时监测石化产品成分中C、H、N、P 4种元素，而现代有机元素监测仪可对C、H、O、N、S 5种主要有机元素同时进行含量监测，提高了监测效率和监测精确度。此外，现代有机元素监测仪还能选择单个元素，根据需要进行组合。例如，在某些石化产品的生产过程中，需对单种元素、两种元素或3种元素进行含量监测，如C、H、N，S或N，体现了有机元素监测仪中多功能模块设计的优势。用户可根据自己的需要进行选择，具有极大的便利性。

国内外对石化产品有机元素的测定标准大致相同，主要分为4类，只有根据不同的需求采用相应的有机元素监测析仪，才能得到精确的监测结果。目前，我国采用的有机元素监测仪基本上是从国外进口的，主要进口国家有德国、美国、意大利、日本等。从不同国家进口的不同种类有机元素监测仪适用于不同的情况。下面以赛默飞世尔元素监测仪、CE-440有机元素监测仪、EA3000有机元素监测仪、JM1000有机元素监测仪为例，分析有机元素监测仪在石化行业的应用现状，不同有机元素监测仪各有优劣。

3.1 赛默飞世尔元素监测仪

赛默飞世尔元素监测仪的进口国是德国，这种有机元素监测仪的标配是一个32位的样品盘。样品盒的数位并不是固定不变的，可以根据要求另增3个样品盘。所以这种有机元素监测仪最多可以放125个样品，一次监测的样品数量较多，对每天需要监测大量样品的实验室而言非常有用，能极大地提高样品监测效率，减轻工作压力，并且监测时间较短，一次监测只需要2～5 min就可完成并呈现监测结果。此外，这种元素监测仪回收率高达99.5%，不会造成原材料的浪费，满足了很多实验室的需求，使用范围较广，使用频率较高。

赛默飞世尔元素监测仪还有多功能模块化设计。除了C、H、O、N、S 5种元素同时监测模式，还有C、H、N 3种元素同时监测模式，C、N两种元素同时监测模式，N等单种元素监测模式。模式板块很多，用户可以根据不同需求选择相应的模式，实现1～5个有机元素依次监测或共同监测的效果。该元素监测仪的使用手册极为详细，用户在操作过程中有任何疑问都可查阅，有效提高了工作效率，延长了仪器的使用寿命，对用户和商家而言有百利而无一害。

3.2 CE-440有机元素监测仪

CE-440有机元素监测仪的进口国是美国，源于美国加联仪器有限公司。我国有不少实验室使用CE-440有机元素监测仪。这种有机元素监测仪可以监测有机元素中的C、H、O、N、S，与赛默飞世尔元素监测仪的功能相同。

需要注意的是，其他有机元素监测仪采用垂直进样燃烧，会导致样品沉积，不仅会造成材料的浪费，影响本次实验，还会影响下一次实验结果的精确度，对众多实验员造成了极大的困扰。CE-440有机元素监测仪则针对这一缺点作出改进，采用水平进样系统，每次燃烧后都不会有样品沉积，而是直接被清除干净，不仅有效避免了原材料的浪费，还提高了实验的监测效率和精确度。这种有机元素监测仪不仅有动态功能，还有静态功能，必要时可将动态和静态相结合，达到最佳效果。

3.3 EA3000有机元素监测仪

欧维特EA3000有机元素监测仪的进口国是意大利，采用更加先进的燃烧技术，性能更好，用户体验更佳。这种有机元素监测仪可以根据不同的需要设置不同的氧气体积，每个程序都具有独立性特点，可以根据需要启动程序或关闭相关程序。此外，EA3000有机元素监测仪的燃烧效率很高，且燃烧很彻底，极大地提高了有机元素的监测精确度，深受实验员的认可与青睐。

欧维特EA3000有机元素监测仪具有以下优点：（1）元素监测速度极快，监测时间很短，通常5 min内就可以显示结果；
（2）测量范围广，可以满足不同实验员的不同需求，便于监测各种元素；
（3）功能齐全，除了元素监测功能，还具有全程程序监测功能，能及时对仪器所处情况进行监测，若出现问题可自动关闭仪器，时刻保证仪器处于安全状态，提高了工作的安全系数；
（4）智能化功能完善，适用范围广，能根据测量的多种需求及时变化，十分方便。

3.4 JM1000有机元素监测仪

JM1000有机元素监测仪的进口国是日本，功能和前面3种相比较为单一，只有两种选择：一种是同时测定C、N两种元素，另一种是同时测定C、H、N 3种元素。其监测范围较广，既可监测固体，也可监测液体，不同的实验员可进行不同的研究。这种有机元素监测仪的特点是能持续监测，但监测时间过长，有9～10 min，和其他有机元素监测仪相比，时间过长是缺点。由于有机元素监测过程对材料的浪费较少，能提高监测的精确度，加上价格较实惠，是众多中小型实验室的不二选择。

有机元素监测仪器在石化行业的应用较多，石化行业工作人员应根据不同的需求选择合适的有机元素监测仪。但是，由于石化行业发展迅速，石化产品多种多样，产生了大量挥发性有机物，对环境和人们的健康生活造成了极大的影响，需要革新有机元素监测仪的使用，不断改善有机元素监测仪在石化行业的使用情况，提高工作效率。

4.1 加强管线泄漏自动监测

由于加油站较多、管道连接复杂，石化产品的运输尤其要注意节能减污。但很多石化企业忽略了这一点，在石化产品运输过程中出现管线泄漏问题，对环境造成了严重污染。相关单位要加强有机元素监测仪的使用，及时对石化产品中的有机元素进行精准监测。一旦管线泄漏，某些有机元素含量就会超标，此时有机元素监测仪就会启动报警功能，工作人员收到报警信号后，应及时前往泄漏地处理，减少挥发性有机物的排放，保护环境。

4.2 确定排放源分类标准

当前，国内外对石化行业挥发性有机物中有机元素的监测标准并不统一，因此，从不同国家进口的有机元素监测仪在石化产品生产过程中对有机元素的监测标准不一致，导致石化产品中有机元素或挥发性有机物中元素的含量不同，有的合格，有的严重超标，对环境造成了不同程度的影响。因此，顶层应统一施策，制定石化行业生产过程中有机元素含量的统一监测标准，各大石化行业也应按照该标准进行石化产品有机元素的监测，力求石化产品中有机元素的含量保持一致。

4.3 控制设施稳定达标运行

在有机元素监测工作中，由于不同的企业使用了不同的有机元素监测仪，石化产品生产过程中的技术水平各不相同。不同的企业需要及时收集与监测挥发性有机物或生成的有机元素，准确测定有机元素的含量；
得到准确的数据后，需要对数据进行分析处理，及时制定应对措施，调整管理方案，确保有机元素监测规范进行。此外，企业还应设计应急预案，防止在波动情况下有机元素监测仪出现故障，以便及时作出调整，不至于手足无措。

4.4 增设分质收集模块设计

石化行业在生产过程中会产生大量挥发性有机物和废气，如果不及时处理，后果将不堪设想。因此，仪器生产单位可在有机元素监测仪中增设分质收集模块，及时对挥发性有机物和废气进行监测，然后将监测到的分类数据传输到后台，启动分质收集功能，将废气、挥发性有机物及时回收，减少对环境的危害，使石化产品的生产更环保，不断提高安全系数。

石化行业在我国经济领域的地位不容小觑。在石化产品生产过程中，挥发性有机物会对环境造成影响，例如破坏臭氧层，加剧温室效应。因此，在石化行业生产过程中，对有机元素进行监测、减少有机物的排放、减轻环境压力是当务之急。我国主要采用赛默飞世尔元素监测仪、CE-440有机元素监测仪、EA3000有机元素监测仪、JM1000有机元素监测仪等，对石化产品中C、H、O、N、P、S等有机元素进行测定。但由于当前石化行业发展迅速，石化产品种类较多，需要不断改进有机元素监测仪，提高仪器的工作效率，促进环境保护事业的发展。