访中国科学院院士、中石化北京石科院陆婉珍教授

自去年12月11日我国的成品油零售市场全面开放后，我们还将迎来明年底批发市场的开放，这是我国政府对“入世”后的承诺。我国参加签署的《东京议定书》业已在全世界生效，加强环境保护、维持生态平衡已被世人所共识，等等这些都体现出我国逐渐融入世界、置身于全球经济。届时，必将出现“国际竞争国内化、国内市场国际化”的局面。石油石化更是排头兵，油价飚升牵动着国民经济和社会的神经，如何将黑色的石油生产出更多清洁燃料，目前称新配方汽油即低硫、低烯烃、低芳烃的清洁汽油是我们面临的主要任务。商品汽油需调合后方能进入市场。围绕汽油出厂前最后一道关键工序，亦是汽油质量把关的工序－调合，我采访了中国科学院院士、中国石化北京石油化工科学研究院陆婉珍教授。

陈伟立：陆婉珍院士，您好！我在一九五八年就涉足了石油和以后发展起来的石化领域，主要侧重于石油的炼制工艺和其加工工程设计。如业内人士所知，成品油的生产是由各种工艺所生产的组分油在管道中调合的，鉴于油品的易燃、易爆等极具危险的特点，对其质量的控制实属非常严格，必需精心监控，这里面就有很多文章可做啊！请您介绍一下好吗？

陆婉珍：可以！商品汽油有多种牌号，根据辛烷值的多少而按其相应辛烷值作为牌号，如93号汽油，即是辛烷值为93；97号汽油，辛烷值为97，它体现出一种抗爆的能力。一般来说，出厂前的汽油是需要进行调合的，多种汽油组份如何搭配，以最经济的搭配调出合格的某一“牌号”汽油有很多讲究。

陈伟立：我理解汽油的好坏是牌号的大小，如公共汽车适宜的牌号，决不能用于小轿车上，高级卧车上的高标号汽油倒可以用在公共汽车上，但是浪费了，或者说是不经济了。常人思维的方式是：为了确保辛烷值的指标，可以超量保护，即生产90#汽油，调合时可过头一点，把辛烷值调到92 确保90#，或以99确保97#，是吗？

陆婉珍：虽然可以如此进行调合生产。但在市场经济条件下，卖方是吃亏的，高牌号的汽油应该卖高价位。

企业生产与牌号所表示的性质最接近的汽油，才能获取合理的利润和经济效益。这就引进了科学的、优化配比的自动调合技术或自动调合工艺。这里的关键技术有三部分：①是优化控制软件，②是汽油在线质量分析仪，③是执行机构。在线质量分析仪是负责实时测定各调合组分与成品汽油的性质，及时将测量数据反馈／前馈给在线优化与控制软件，从而实现我们所企盼的汽油全自动调合工业生产的目标。

陈伟立：在线质量分析技术有很多种，我知道国外近几年发达工业国家已有用先进的在线红外线的分析技术了。您是我国石油石化领域知名的、资深分析学界权威，是否介绍一下这方面技术的特点和优越性。

陆婉珍：许多在线质量分析技术中，我认为近红外光谱（NIR）快速分析技术是其中的一只奇葩。它主要反映了含氢基团，如C－H、O－H、N－H等的特征信息，若与化学计量学相结合，则特别适合于油品的分析，也就是说，可测定油品的多种物理化学性质方面的参数，如汽油的辛烷值、馏程、芳烃和烯烃组成，苯和氧化物含量，以及柴油十六烷值、族组成和煤油冰点等。近红外光谱不但测量速度快，而且该波段的光，能透过玻璃或石英材料，能用光纤进行传输。若与多路光转换器结合，还可实现一台光谱仪同时进行多个测量点的监测，非常适用于在线分析。近几年来，近红外光谱仪已被用于包括汽油调合在内的几乎所有主要石化工艺过程（如原油蒸馏、催化裂化、催化重整、蒸汽裂解、氢氟酸烷基化等）的在线控制与优化。近几年发达工业国家兴建的汽油调和装置几乎都采用了在线近红外线分析技术。

用于管道自动调合的这种分析仪主要包括：测量各被测油品近红外光谱的主机、光纤测量附件、样品预处理系统、必须的防爆系统、在线化学计量学软件和近红外线分析模型。光谱仪是整个在线分析系统的心脏，由于炼油石化生产过程中很多是24小时连续运行，因此，在选择机型时，抗环境干扰以保持自身稳定性的性能指标很重要，我们选用了无移动光学部件的固定光路阵列检测器，不但测量速度快，长期稳定性方面具有较强优势，而且更适用于在线分析。

陈伟立：我们石油石化行业是属高危险环境和处于复杂的工业生产现场，要求仪器或设备的使用寿命长，而且安装和维护方便，这很重要。通讯上光纤电缆的应用较普遍，还有海底光缆以作长距离输送和传讯，不知在线近红外线分析仪用的光纤有何特点。

陆婉珍：大多数在线近红外线光谱分析仪都采用光纤来传输光，因为其有化学和热稳定性好，对电磁干扰也不敏感等特点，可以适应石油石化行业的生产过程。光纤经多路光转换器后，可实现一台光谱仪检测多路物料，因此，可提高仪器的利用率。近红外在线光谱的采样方式，国内外专家无论从学术还是工程应用角度出发，均推崇“样品予处理系统＋流通池”方式，即从装置主流路引出一条旁路，将样品引入预处理系统，以对样品的压力、温度和流速予以控制，以及对样品中的气泡、水分和机械杂质进行滤除，随后，待测样品即流入后置的流通池内，光纤将光源发出的光传输到流通池，经其中的样品后再传输给光谱仪进行检测，以取得样品吸收光谱。

陈伟立：听说十年前，那时，我还在中石化北京设计院技术处从事科研管理工作期间，便获悉贵院已开始了近红外光谱成套分析技术的研究与开发工作，而且提出了固定光路和CCD作检测器的技术路线。三年之后，又完成了实验室NIR－3000型近红外光谱仪和化学计量学光谱分析软件的研制，从而在国内首次形成了实验室近红外光谱快速分析成套技术。想必发展至今，可能有近三十家大型炼油石化厂和科研单位的化验室中得到了应用。前几年，石科院又进一步研制出了名为NIR－6000型又一代在线近红外光谱仪，请您为我们的读者和网友介绍一下好吗？

陆婉珍：不错！这一成套技术正发挥着积极的作用，作出了它应有的贡献。2001年12月，我院研制成功NIR－6000型在线近红外光谱仪。其光学的基本原理是将光源发出的复合光，经光栅分光成单色光，再通过驱动电路完成各波长的光电转换，经放大后把电子信号转化成数字化的光谱信号。该在线近红外光谱仪在兰州石化重整工业生产装置上进行在线测量重整生成油的辛烷值（RON），取得了满意的结果。2002年6月，通过了中石化股份公司的技术鉴定，专家一致认为其主要功能和应用技术指标方面均达到国际同类商品的水平。它有显著的两个特点：一、与传统光栅扫描式和国际流行的FT－NIR型产品（具有动镜的干涉仪）相比，固定光路CCD阵列检测设计，具有不易磨损的光学移动机构，稳定性更高，特别适合在现场苛刻条件下进行长周期不间断、无故障运行。而且，CCD检测器具有快速扫描的特点（30～50张光谱／秒）。与AOTF技术相比，具有更高的光谱分辨率，有利于信息的提取、较便宜、也易推广；二、CCD检测器件的响应范围为短波近红外光谱区（700～1100mm），可使用长光程（30～70mm），所用样品量较大，因此，光程变化带来的扰动影响小，测量上更具统计代表性，痕量的污染不会对分析结果造成明显的影响，对于现场复杂物料的检测效果更稳定。

陈伟立：刚才您介绍用于管道自动调合的在线近红外分析仪主要内容中提到“样品预处理系统”，这在汽油调合分析中扮演什么角色，请陆院士介绍一下。

陆婉珍：这个系统并非在线近红外线分析技术的必须部分，但是，在一些液体样品的过程分析如我们所谈的汽油调合分析中，却扮演着重要角色。其主要功能是控制样品的温度、压力和流速，以及脱除样品中的气泡、水分和机械杂质等影响因素，以确保分析结果的有效和准确。同时，样品预处理系统还包括近红外分析模型界外样品的抓样装置，它可自动收集分析模型不能覆盖的样品，以扩大其适用的范围。

近红外样品预处理系统一般由温度调节、过滤、流量调节、压力调节等项目组成。样品温度变化将导致化学振动能量和能级跃迁几率的变化，对光谱吸光度和吸收峰位置都有一定的影响，因此，为获得准确的分析结果，保证样品测试温度的恒定是非常重要的，一般要求控制精度为±1℃；过程分析的样品中经常含有机械杂质或悬浮物，它能影响光谱的质量，使分析结果产生较大的误差，因此，要慎重采取过滤措施；在线分析中还要排除液体中气泡的干扰，因为它会引起光的散射和反射，产生假分析信号，这也能影响最终的分析结果，进入预处理单元或流通池之前一定要脱气。此外，为获取准确可靠的分析结果，非常有必要对样品进行恒速和恒压控制，否则，会影响到汽油辛烷值的近红外测定。

石科院于去年与相关单位共同设计了汽油调合工艺的予处理系统，目前，我们为管道汽油调合工艺，正针对与NIR－6000型光谱仪配套的在线OnlineNir1.0软件进行升级，使之满足与DCS系统提出的具体通讯要求，以便进行数据传输、数据储存和显示等。

陈伟立：有关资料报道，贵院对近红外模型传递问题进行了系统研究后，提出并完全掌握了系列模型传递方法和策略，不但可以实现NIR－3000型实验室仪器之间，而且还可以实现NIR－3000型和NIR－6000型在线近红外光谱仪之间模型的准确传递，看来，在我国实现汽油工业生产在线全自动、高智能化调合指日可待了。

陆婉珍：过去建立的近红外线分析模型，通过适当的模型传递技术处理，有可应用于目前我国各大炼油石化厂现有的汽油调合工艺，进行在线近红外光谱分析，为高智能自动调合提供实时的质量参数。我国商品汽油的组成国外的商品汽油有很大差异，因此近红外光谱分析中国用来关联光谱及汽油性质的模型必须自己制定一般引进的仪器都不能提供。我们已建立的模型充分考虑了开放性、分析准确性和稳建性将越来越高。