Сырая нефть является исходным материалом для производства большого количества потребительских товаров, от которых зависит современный мир. Наиболее распространенными и широко известными продуктами ее переработки являются бензин и керосин, используемые в качестве топлива для автомобилей и самолетов. Однако асфальт и химические реагенты для производства пластмасс и фармацевтических препаратов также изготавливаются из сырой нефти.
Согласно положениям доклада Международного энергетического агентства о мировом рынке нефти в 2016 году прогнозируется мировой спрос на сырую нефть в объеме порядка 96 миллионов баррелей в день независимо от уровня цен.
Вся добываемая и используемая в настоящее время нефть сформировалась миллионы лет назад, когда огромное количество мертвых организмов были погребены под осадочными породами, а затем подвергнуты нагреванию и высокому давлению. Таким образом, получившаяся в результате вышеописанных процессов сырая нефть представляет собой сложную смесь различных углеводородов с водой, солью и другими примесями (такими как, например, сера).
Разделение входящих в состав нефти компонентов, называемое рафинированием, осуществляется с помощью дистилляции (используется разница температур кипения) и других процессов, в том числе каталитического крекинга.
Обессоливание сырой нефти критически важно
Сырая нефть, как правило, содержит неорганические соединения хлора, которые могут вступать в реакцию с нефтью и образовывать органические хлориды. Хлор-органические и неорганические соединения могут вызывать значительную коррозию элементов перерабатывающей установки, трубопроводов и резервуаров, а также привести к отравлению, т.е. критическому снижению эффективности катализатора.
Поэтому именно обессоливание является одним из первых этапов разделения сырой нефти, который осуществляется в начале технологической цепочки нефтеперерабатывающего завода. В процессе обессоливание большинство солей и других водорастворимых примесей удаляются из нефтяного сырья путем простого добавления воды. Затем полученная смесь сепарируется; вода идет на промышленную установку по очистке сточных вод, а обессоленная сырая нефть перерабатывается в различные нефтепродукты.
Даже очень низкие концентрации хлора в сырой нефти вредны, независимо от того, входит это вещество в состав неорганических солей или органических соединений. Поэтому быстрое и надежное определение концентрации хлора в нефти и соответствующих матрицах необходимо любому нефтеперерабатывающему заводу.
Традиционно для выполнения этой задачи применялись влажные химические методы, но они занимают много времени и очень чувствительны к ошибкам. С другой стороны, концентрация хлора легко определяется с помощью метода рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РФА), который не требует кропотливой и утомительной подготовки исследуемых образцов разжижением и другими манипуляциями. При этом РФА позволяет надежно определять даже минимальные следовые концентрации вредных соединений хлора. Также при проведении исследований применяют аналитическое оборудование.
В то же время, выявление низких концентраций хлора значительно осложняется присутствием серы, которая содержится в сырой нефти в концентрациях, составляющих несколько %мас. Сера и хлор являются соседями в периодической таблице элементов и имеют очень похожие условия возбуждения. Поэтому пики соединений хлора в низких концентрациях обычно теряются на фоне гораздо более высоких пиков содержания серы. Это делает определение следовых количеств (мг/кг) хлора в присутствии большого количества серы (% по массе) сложной задачей для любого рентгенофлуоресцентного спектрометра.
Настройка рентгеновского флуоресцентного спектрометра для анализа сырой нефти
Для решения этой задачи требуется слаженная работа и адаптация трех важнейших компонентов РФА спектрометра: рентгеновская трубка должна иметь невысокий уровень излучения базового спектра, сохраняя при этом оптимальные параметры на частотах возбуждения серы и хлора. Детектор рентгеновского излучения должен быть способен обрабатывать высокое содержание серы и в то же время распознавать возможное перекрытие пиков серы и хлора. И последний, но не менее важный компонент — программное обеспечение должно быть в состоянии учитывать наличие других химических элементов и правильно осуществлять корректировку матрицы с учетом вариативности общего химического состава.
С помощью подготовленного вышеуказанным образом РФА спектрометра выявление даже очень низкого содержания хлора в присутствии высоких концентраций серы осуществляется быстро, легко и точно. Даже определение концентрации хлора в количестве 2 мг/кг на фоне 1-5%мас серы больше не является проблемой. Более того, метод РФА позволяет одновременно выявлять и наличие других сопутствующих элементов!
А тем, кто считает, что выявление столь малого количественного содержания возможно только на высокомощных стационарных РФА спектрометрах, следует внимательно изучить достижения малогабаритных настольных спектрометров, которые теперь способны проводить спектральный анализ с аналогичной чувствительностью даже в условиях высокой концентрации серы.
Большой выбор современных и высокоточных рентгенофлуоресцентных спектрометров серии Зетиум от PANalytical.
