摘要測定中緬管輸原油中Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn、P等9種元素，為原油國別鑒定、原油溯源提供依據，為中緬管輸原油運輸及下游的冶煉過程提供科學基礎。采用灰化堿熔-電感耦合等離子體發射光譜法對中緬管輸原油中Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn、P等9種元素進行測定。結果表明中緬管輸進口5個國家的原油中含有Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn8種元素，其中Fe含量最高，為771.30mg/kg，Zn元素含量最低，為1.00mg/kg，原油中均未檢出P元素。8種元素中Fe含量占比75.73%，V含量占比10.87%，Si含量占比4.73%，Ni含量占比4.18%，其余元素占比4.56%。原油中Fe元素含量差異較大，Ni元素含量較穩定。通過分析得出，不同油種元素的含量存在一定差異，且有一定的規律性，可以以此作為原油國別鑒定的依據。中緬管輸進口的5國原油Si/V、Ni/V比值均小于1，呈現出海相原油的特性，其中Fe的含量均比V的含量高。各油種間Ni/V、Si/V比值相差不大，Fe/V比值的波動較大，可以按此來對5個國家原油進行溯源。5國原油中Si、V、Ni、Fe元素的含量較高，在原油運輸及下游的冶煉過程中對4種元素應引起高度重視，需要相關部門加強監控，做好原油風險監測工作，以防止管道腐蝕、煉化過程中催化劑中毒及造成環境污染。

　　關鍵詞：灰化堿溶;電感耦合等離子體發射光譜法;中緬管輸原油;元素

　　原油主要是由不同的烴類化合物及其衍生物組成，其中所含的主要元素有碳、氫、硫、氮和氧，除此之外還含有少量的微量元素[1]。原油中的微量元素有幾十種，目前已經檢測出59種，其中金屬微量元素45種[2,3]。原油中金屬元素對原油的加工和使用危害性極大，在石油加工過程中，原油中的微量金屬元素會影響催化劑的活性，縮短催化劑的使用壽命，嚴重時會導致催化劑的永久性中毒[4]。如鎳和釩對原油二次加工過程的催化裂化和重油加氫處理過程會造成很大危害，在催化裂化加工過程，鎳、釩配合物發生分解反應，脫掉的金屬沉積在催化劑表面上，影響催化劑的活性，嚴重情況下會造成催化劑失活[5]。

　　原油中的鈣不僅加劇設備的腐蝕，影響安全生產，導致催化劑喪失活性，嚴重時造成非計劃停工[6]。原油中的金屬元素及其鹽類，在原油加工過程中都能直接或間接的引起有關設備的結垢與腐蝕，催化劑的中毒失活和產品質量的下降等問題。這些問題不僅嚴重影響到煉油廠的生產安全，而且會引起煉油廠能耗的增加和經濟效益的下降[7]。此外，微量金屬元素，在原油勘探和加工過程中還會向周圍環境排放，造成污染[8]。

　　因此，原油中有害元素的種類及其含量是評價原油優劣的一項重要指標[9]。由于生成石油的低級動植物體的種類、石油形成的環境條件不盡相同，不同油田，不同油區，甚至不同油井開采出的原油的性質及其所含金屬元素的種類、含量和存在形態差異很大[1]。地域不相同的石油由于地質環境及周邊環境因素的作用，彼此之間鎳釩比值也表現出很大差異[10]，因為油品中的微量金屬鎳、釩元素的含量和鎳釩比值受外界因素的作用很小，可以有效的區分溢油種類[11]。經過篩選的特征比值一般滿足獨特性和差異性，具有地球化學意義。

　　原油痕量金屬元素釩、鎳和V/Ni比值是區分陸相和海相生油巖相的一個有效的地球化學指標[12,14]。國內外學者大多以原油樣品中的鎳釩比值作為參數來考察不同地區原油的屬性。也可利用微量元素來確定生油巖相，進行油源對比。通過分析得到的大量元素含量數據，進行產地判別、原產地溯源技術提供依據，為相關部門在制定減排控污和人群健康影響的預防控制上提供參考[15]。

　　近年來，伴隨著原油開采深度的加大，世界原油資源向著劣質化的方向發展，劣質原油中金屬含量是常規原油的數倍[16]。了解原油中元素含量不僅有利于提高原油、成品油的質量，而且為煉油過程中脫除金屬提供有利依據[10]。進口原油質量安全事關人民群眾切身利益、國門安全和對外貿易可持續發展，是實現質量強國的重要組成部分。科學預防和有效控制質量安全風險，是加強全面質量管理、促進質量提升的重要途徑，原油在加工過程產生的重金屬污染問題越來越受到人們重視，我們必須加強對原油元素的檢驗監管。目前測定原油中微量元素常用的方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法日、紫外可見分光光度法等。

　　隨著原子發射光譜技術的發展和成熟，電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法因具有多元素同時測定、線性范圍寬、靈敏度高、基體效應小、精密度高、快速準確等特點在原油元素分析中得到廣泛應用[9]。中緬油氣管道，是繼中哈、中亞、中俄之后的第四大能源戰略通道，是中緬兩國友誼和“一帶一路”緊密合作的示范性工程，它的運行對中國解決能源安全問題、實現能源來源地和運輸通道多元化，具有重要的戰略意義[17,18]。本文對中緬管輸進口主要的5國原油中9種元素含量、診斷比值進行分析研究，確保儲運及煉油設備的安全平穩，提高原油質量，降低風險，為進口原油檢驗監管、儲運加工及貿易交接提供數據支撐。

　　1實驗部分

　　1.1主要儀器與試劑

　　iCAP7200型電感耦合等離子體發射光譜儀(美國賽默飛世爾科技公司);Milli-Q超純水系統(美國Millipore);SGMM15/12A型人工智能箱式電阻爐(美國西格瑪公司);AL204型電子分析天平(瑞士梅特勒托利多公司);100mL鉑金坩堝。硫酸氫鉀、DL-酒石酸、四硼酸鋰、氟化鋰(分析純，上海阿拉丁生化科技有限公司);單元素標準溶液(GSBG62027-90(3301)，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院);V21磨損金屬有機標油(10μg/g，英國LGC公司);鹽酸(MOS級，天津市風船化學試劑科技有限公司)。

　　1.2樣品信息

　　根據每月提供的卸船報告、原產地證進行油品的劃分，中緬管輸進口原油來自主要的5個國家，共計分析原油87批次，其中包括A國輕質原油(9批次)，B國原油(14批次)，C國混合原油(20批次)，D國中質原油(34批次)，E國原油(10批次)。

　　1.3樣品的制備

　　抽檢原油樣品混勻后，用鉑金坩堝稱取20.0g原油，用電爐緩慢加熱并點燃原油，控制好燃燒火焰，直至炭化完全，將鉑金皿和試料放入預先加熱至(525±25)℃的馬弗爐中進行灰化4h，取出加入0.4g四硼酸鉀助溶劑，將鉑金皿和試料放入預先加熱至(925±25)℃的馬弗爐中進行堿溶15min，取出冷卻至室溫，向鉑金皿中加入50mL酒石酸(5g酒石酸溶解于1000mL4%鹽酸中)，將鉑金皿放于電熱板上熱溶，溶解完全后取下鉑金皿，冷卻后將其轉移至100mL塑料容量瓶中，用超純水定容至100mL上機待測[19]。

　　1.4標準曲線方程

　　9種有害物質線性方程相關系數()在0.9992～1.0000，說明9種元素線性關系良好，適合原油中9種元素含量的測定。

　　2結果與討論

　　2.1準確性

　　取同一份混合標準品溶液連續測定6次，測得各元素RSD為0.05%～1.56%，表明儀器精密度良好。以A國輕質原油A1為例，做3組平行實驗，采用檢測平均結果計算3組間的相對標準偏差，通過計算得出，3組間的組間精密度為0.28%～4.90%之間，說明方法偏差較小。以V21磨損金屬有機標油(10μg/g)按照1.3方法進行測定，測定結果見表2，從表2可知標準物質檢測結果滿足標準物質證書要求，方法準確度好。

　　2.2不同產地原油元素分析

　　對不同國家的原油進行元素測定，5個國家原油中含有Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn等8種元素，8種元素中Fe含量最高，為771.30mg/kg，Zn元素含量最低，為1.00mg/kg。5個國家原油中均未檢出P元素。8種元素中變異系數最大是Fe，說明不同產地的原油Fe元素含量差異較大。Ni元素含量變異系數最小，說明不同產地原油中Ni元素含量較穩定。

　　原油中8種元素Fe含量占比75.73%，V含量占比10.87%，Si含量占比4.73%，Ni含量占比4.18%，其余元素占比4.56%。A國輕質原油原油Ni的變異系數最小，為4.44%，說明A國輕質原油Ni元素含量比較穩定。使用診斷比值進行不同油源之間的比較，原油痕量金屬元素V、Ni和V/Ni比值是區分陸相和海相生油巖相的一個有效的地球化學指標[12,13]。地域不相同石油由于地質環境及周邊環境因素的作用，彼此之間鎳釩比值也表現出很大差異[10]。

　　油品中的微量金屬鎳、釩元素的含量和鎳釩比值受外界因素的作用很小，可以有效的區分溢油種類[11]。Ni/V及Fe/V的信息特征有利于油種的鑒別[20]。通過V、Ni的比值可將原油劃分為陸相或者海相的原油，一般Ni/V<1niv>1為陸相原油。中緬管輸進口的5國原油Si/V、Ni/V比值均小于1，而Fe/V比值較大，說明中緬管輸進口的五國原油均為海相原油。按照Si/V、Ni/V、Fe/V比值，以不同國家為橫坐標、元素比值為縱坐標，由于原油中Fe/V比值較大，在建立比值對比圖中縮小一個數量級。

　　不同國家原油中的Ni/V及Fe/V比值分布有一定的規律性，Si/V無規律可尋。其Ni/V比值均小于1，5個國家原油均呈現出海相原油的特性，Fe/V比值均大于1，說明油樣中鐵的含量普遍比釩的含量高。其中B國原油Fe/V比最大，為10.83，B國原油Ni/V最大，為0.441，C國原油Ni/V比最小為0.336，A國原油Fe/V比最小，為4.38。各油種間Ni/V、Si/V比值相差較小，而Fe/V比值的波動較大，可以按此來對5個國家原油進行溯源。

　　3結論

　　本實驗收集5個國家87份原油樣品，按照灰化堿熔-電感耦合等離子體發射光譜法對原油中Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn、P9種元素進行測定。通過實驗得出8種元素中Fe含量最高，為71.30mg/kg，Zn元素含量最低，為1.00mg/kg。5個國家原油中均未檢出P元素。8種元素Fe含量占比75.73%，V含量占比10.87%，Si含量占比4.73%，Ni含量占比4.18%，其余元素占比4.56%。原油中Fe元素含量差異較大，Ni元素含量較穩定。

　　研究結果表明，不同油種元素的含量存在一定差異，且有一定的規律性，可以以此作為原油國別鑒定的依據。中緬管輸進口的5國原油Si/V、Ni/V比值均小于1，呈現出海相原油的特性，其中鐵的含量均比釩的含量高。各油種間Ni/V、Si/V比值相差不大，Fe/V比值的波動較大，可以按此來對5個國家原油進行索源。中緬管輸進口5國原油中硅、釩、鎳、鐵元素的含量較高，其中鐵元素的含量最高，而后依次為釩、硅、鎳，在原油運輸及下游的冶煉過程中對4種元素應引起高度重視，需要相關部門加強監控，做好原油風險監測工作，以防止管道腐蝕、煉化過程中催化劑中毒及造成環境污染。

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　　作者：李秀林1，韓家曦2，劉汗青1，武夢琦1，王群威3，楊新周*4