在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，各項數(shù)據(jù)的監(jiān)測與調(diào)控尤為重要。通過分析檢測儀器等設(shè)備手段，對過程變化進(jìn)行在線實時監(jiān)控，檢測特定化學(xué)物質(zhì)或者物理狀態(tài)，得到反應(yīng)狀態(tài)、均勻性、濃度等過程信息，可以有效優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量，從而達(dá)到降低能耗、節(jié)省材料等目的。
傳統(tǒng)的工業(yè)色譜等傳統(tǒng)在線分析技術(shù)，存在分析速度慢、準(zhǔn)確度差、系統(tǒng)自動化程度低等缺陷，不能及時地反映過程的快速變化等問題。而過程質(zhì)譜儀能夠進(jìn)行實時、多組檢測，具有靈敏度高，樣品用量少，自動化程度高，分析速度快，儀器穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工行業(yè)中越來越受到重視。現(xiàn)如今，從原油及生油巖中生物標(biāo)志物的分析，到原油和石油產(chǎn)品化學(xué)組成的分析，都離不開質(zhì)譜技術(shù)。
過程質(zhì)譜的原理及應(yīng)用
質(zhì)譜儀一般由樣品導(dǎo)入系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。質(zhì)譜儀通過將樣品離子化，利用不同離子在磁場中運(yùn)動軌跡的不同，測定樣品離子的質(zhì)量與電荷之比而得到質(zhì)譜圖，以此對樣品進(jìn)行分析。過程質(zhì)譜儀又稱在線分析儀，可以安裝在現(xiàn)場，直接對生產(chǎn)環(huán)境中的氣體進(jìn)行定性定量分析。
在石油化工行業(yè)中，在線質(zhì)譜儀主要用于乙二醇裝置、采用水煤漿加壓氣化法的合成氨和甲醇裝置、乙酸裝置、丙烯腈、催化劑活性評價等一些反應(yīng)劇烈，需要進(jìn)行快速在線分析的場合。此外還有環(huán)氧乙烷和聚乙烯、乙烯裂解、丙烯等。
以乙烯裂解爐來舉例，乙烯是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)常用的原材料，其本身也是重要的石化產(chǎn)品，由碳?xì)浠衔镌诟邷氐蛪合铝呀馍伞Ｒ蚁┝呀獾脑蠟檩p質(zhì)油，裂解產(chǎn)生的裂解氣成分為氫氣、氮?dú)?、氧氣、一氧化碳、二氧化碳等不凝氣體以及C1~C6組成的烴類等。裂解氣組分分析對工藝的參數(shù)控制和調(diào)節(jié)有著重要意義，其中乙烯收率是衡量裂解深度、能力、效率的重要標(biāo)志，在對其進(jìn)行準(zhǔn)確測量時尤為重要。
過程質(zhì)譜儀的國內(nèi)市場現(xiàn)狀
上世紀(jì)八十年代，由于國外資本的大量涌入，多數(shù)質(zhì)譜人才選擇進(jìn)入外企，國內(nèi)的質(zhì)譜儀產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊基本滅絕。我國質(zhì)譜產(chǎn)品的研發(fā)工作在很長一段時間里保持真空狀態(tài)，過程質(zhì)譜儀技術(shù)一直由國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)儀器依賴進(jìn)口，因此導(dǎo)致本已掌握的部分技術(shù)失傳，人才斷檔嚴(yán)重。二十一世紀(jì)初，隨著質(zhì)譜市場的迅速增長，國內(nèi)各高校、科研機(jī)構(gòu)及老一輩質(zhì)譜研究人員承擔(dān)起了研發(fā)國產(chǎn)質(zhì)譜儀的重任。
近些年，國家在質(zhì)譜儀器研發(fā)方面加大了一些投入。“十五”國家科技攻關(guān)項目《科學(xué)儀器研制與開發(fā) 》和“十一五”國家科技支撐計劃項目《科學(xué)儀器設(shè)備研制與開發(fā)》中均涉及質(zhì)譜技術(shù)及部件的子項立項，這些項目多由高等院校及研究院所承擔(dān)。
相較于進(jìn)口儀器，國產(chǎn)質(zhì)譜儀在性價比方面顯然更具優(yōu)勢。若是國內(nèi)廠商能夠把握時機(jī)，充分利用國家給予的資金支持，積極參與交流合作，將科研成果轉(zhuǎn)化為商品化產(chǎn)品，定將推動我國質(zhì)譜領(lǐng)域快速發(fā)展，提高國產(chǎn)質(zhì)譜儀器的市場占有率。
過程質(zhì)譜儀依靠質(zhì)譜定性定量的原理，對工業(yè)過程進(jìn)行進(jìn)行在線監(jiān)測，除石油化工外，在生物發(fā)酵、水質(zhì)分析、鋼鐵工業(yè)、大氣監(jiān)測、材料研究、燃料電池以及高校科研等領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景。在石化行業(yè)中，過程質(zhì)譜儀的應(yīng)用能夠幫助企業(yè)節(jié)省原料及能源，提升生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。推動過程質(zhì)譜儀的國產(chǎn)化，提升其性能與穩(wěn)定性，不僅是我國質(zhì)譜領(lǐng)域的進(jìn)步，同時也對我國石化行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。相信隨著新一代質(zhì)譜人才的成長以及市場需求的推動，我國質(zhì)譜能夠順利攻克難關(guān)，真正掌握核心技術(shù)，實現(xiàn)關(guān)鍵部件的產(chǎn)業(yè)化。
