طیف سنجی رامان در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
بیشتر پالایشگاههای بزرگ، کارخانههای پتروشیمی و مجتمعهای ذخیرهسازی برای مدیریت آنالیز نفت خام، تقطیرات، خوراک پتروشیمی، افزودنیهای سوخت و محصولات تصفیهشده دارای آزمایشگاه داخلی هستند. در صورت عدم دسترسی به این گزینه، اپراتورها میتوانند نمونهها را برای آنالیز به آزمایشگاههای خارجی و مستقل ارسال کنند. دادههای آنالیزی برای تصمیمگیری آگاهانه در مورد کیفیت محصولات، حفاظت از زیرساختها، رعایت مقررات و سایر عوامل کلیدی مؤثر بر سودآوری نهایی، حیاتی هستند.
برای انجام آزمایشها، آزمایشگاهها به ابزارهای آنالیزی و روشهای آزمایشی متنوعی مانند کروماتوگرافی (گازی، مایع، یونی)، طیف سنجی UV-VIS ،FTIR، میکروسکوپ الکترونی روبشی، کالریمتری، تیترسنجی و سایر تکنیکهای معتبر وابسته هستند.
بسیاری از آزمایشگاههای پیشرفته، طیف سنج رامان را به عنوان یک ابزار آنالیزی ضروری برای تعیین ترکیب و غلظت اجزای موجود در فرآوردههای پتروشیمی در نظر میگیرند. این مواد شامل سوختهای نفتی تصفیهشده، آروماتیکها، گاز مایع (LPG)، گاز طبیعی، روانکنندهها، افزودنیها، خوراک پتروشیمی، واسطهها و سایر محصولات مرتبط با هیدروکربن هستند.
طیف سنجی رامان یک تکنیک آنالیز اپتیکی مبتنی بر لیزر است که برای اندازهگیری ترکیب از طریق خواص ارتعاشی مولکولها استفاده میشود. نمونهها با استفاده از یک لیزر تحریک با طول موجهای مختلف مورد تابش قرار گرفته و واکنش آنها به نور با یک پروب اپتیکی جمعآوری میشود. این واکنش نوری یک اثر انگشت طیفی منحصر به فرد تولید میکند که ترکیب شیمیایی و ساختار مولکولی نمونه را شناسایی میکند. خروجی آنالیز رامان یک دیاگرام طیفی است. توزیع پیکهای طیفی ترکیب مولکول را توصیف میکند، در حالی که شدت سیگنال بهطور خطی با غلظت همبستگی دارد.
جهت اطلاع از قیمت سیستمهای رامان، با شرکت تکسان تماس بگیرید.
از زمان کشف آن در دهه ۱۹۲۰، طیفسنجی رامان با حالت غیر مخرب خود و قابلیت اندازهگیری ترکیب نمونهها، آنالیز فرآیندها را متحول کرده است. با این حال، پذیرش گستردهتر این تکنیک نتیجه پیشرفتهای اخیر در پایداری و قابلیت حمل سیستمهای لیزر پیشرفته، ادوات اپتیکی و آشکارسازها است که این تکنیک را سریعتر و در دسترستر کرده است.
طیف سنجی رامان یک تکنیک معتبر است که مکمل سایر ابزارهای موجود در آزمایشگاههای تست است. اگرچه استفاده از آن در آنالیز نفت و گاز نسبتا جدید است، اما ثابت شده که یک ابزار اندازهگیری ترکیب بسیار دقیق، کارآمد و قابل استفاده است.
در این قسمت پیشنهاد میکنم که مقالات کاربرد طیف سنجی رامان در استخراج نفت و گاز و طیف سنجی رامان در کاربردهای پایین دستی نفت و گاز را مطالعه کنید.
یک مثال از کاربردهای امیدوارکننده رامان در آزمایشگاههای داخلی، تسریع فرآیند انتقال در پالایشگاهها، تاسیسات ذخیرهسازی، مخازن ذخیره و خطوط لوله است. آزمایشهای اکتان مانند عدد اکتان تحقیقاتی (RON) یا عدد اکتان موتور (MON) ویژگیهای بنزین مرتبط با ناک موتور را اندازهگیری میکنند. RON با استفاده از روشهای آزمایشی مشخصشده توسط ASTM D2699 و MON طبق ASTM D2700 تعیین میشود. برای استخراج رتبه اکتان، هر دو آزمایش شامل افزایش نسبت فشردهسازی یک موتور تک سیلندر چهارزمانه تا زمانی است که موتور شروع به ناک کند.

با این حال، آزمایش موتور سوخت ممکن است چندین ساعت طول بکشد که باعث تاخیر در انتقال میشود. اگرچه آزمایش رامان جایگزین آزمایش موتور سوخت نمیشود، اما ASTM D8340 یک رویکرد را برای اطمینان از مقادیر پیشبینی شده توسط تحلیلگر نسبت به آزمایشهای اصلی موتور سوخت تعیین میکند. همچنین ASTM D8340 تصریح میکند که بنزین میتواند بر اساس این مقادیر آنالیز شود.
با استفاده از روش رامان، یک تکنسین آزمایشگاه میتواند چندین آنالیز از جمله عدد اکتان، فشار بخار و چگالی را در عرض چند ثانیه انجام دهد.
این مقادیر میتوانند روی یک دستگاه واحد استخراج شوند، بدون اینکه نیاز به متخصص جداگانهای در روششناسی آزمایش باشد. به عنوان مثال، در یک رک پالایشگاه با هشت بخش، معمولا کامیونهای تانکری باید منتظر بمانند تا آزمایشگاه یک آزمایش اکتان ۲ تا ۳ ساعته برای تأیید RON و MON انجام دهد و بارگیری آغاز شود. با یک اسکن سریع با استفاده از آنالیزگر رامان، بنزین میتواند آزاد شود و در حالی که آزمایش موتور سوخت در حال نهایی شدن است، محصول تأیید و مدارک مربوطه تکمیل شود.

این رویکرد مشابه میتواند برای سایر تراکنشها نیز اعمال شود. به عنوان مثال، هنگامی که بنزین به بارجها و کشتیها بارگیری شده، به مخازن ساحلی تخلیه میشود یا از طریق خطوط لوله به نقاط مشخص توزیع میشود.

سیستمهای رامان جدید، مانند دستگاه رامان برخط آترین ، برای نظارت بر فرآیندهای پیوسته و آنالیزهای روتین آزمایشگاهی ایدهآل میباشند. در نتیجه، این سیستمها میتوانند در هر نقطه از فرآیند اندازهگیری، از جمله Atline ،Online یا Offline نصب شده و با سرعت بالایی آنالیز را به صورت کاملا دقیق انجام دهند.

سیستم رامان به گونهای طراحی شده است که نتایج مشابه و قابل تکرار را از یک واحد به واحد دیگر تولید کند. این سیستم به دلیل انعطاف پذیری بالا در هر نقطه قابل نصب و راهاندازی است.
سیستمهای رامان آترین با مجموعهای وسیع از پروبهای آنالیزی مناسب برای کاربردهای نفت و گاز طراحی شدهاند. این پروبها میتوانند در عرض چند ثانیه تعویض شده و بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد به سرعت آماده به کار شوند. پروبهای اختصاصی اپتیکی غوطهوری که در صنعت بهطور گسترده استفاده میشوند، به کاربران این امکان را میدهند که اندازهگیریهایی قابل تکرار با دقتی بهتر از ۱٪ از نمونهها داشته باشند.
سیستم رامان میتواند برای هر مولفه از نمونه که نیاز به آنالیز دارد، استفاده شود. بنابراین به آزمایشگاهها انعطافپذیری گستردهای در آنچه که اندازهگیری میشود، ارائه میدهد.
اگرچه تجهیزات سیستم رامان میتوانند برای شناسایی مولفهها در حدود چند ثانیه استفاده شوند، اما اندازهگیری غلظت هر مولفه ابتدا نیاز به ایجاد یک مدل پیشبینیکننده دارد. برای استفاده عمومی در آزمایشگاهها، شرکت سازنده سیستم یک کتابخانه از مدلهای پیشساخته را ارائه میدهد که بیشتر کاربردهای رایج را پوشش میدهد.
برای مشاهده سایر مطالب مرتبط با حوزه پتروشیمی و سوخت میتوانید به صفحه آکادمی طیف سنجی تکسان مراجعه کنید.
جمعبندی
در عصر کنونی اندازهگیری دقیق و سریع در جای جای فرآیند، برای کاهش هزینهها و افزایش تولید و بهرهوری در صنعت نفت و گاز از اهمیت بالایی برخوردار است. درک ترکیب شیمیایی مواد اولیه و یکپارچگی محصولات فرآوریشده برای مدیریت فرآیندها، کاهش ریسکها و حداکثر کردن نتایج کلیدی است.
با پیشرفتهایی که در کاربرد سیستمهای طیف سنجی رامان برای اندازهگیری نمونهها صورت گرفته، آزمایشگاهها اکنون ابزاری قابل اعتماد و اقتصادی دارند. سیستمی که نتایج دقیق و سریع تولید میکند و مکمل روشهای آزمایشی موجود سنتی است.
روش رامان برخط با سرعت بالا و ارائه دیتای لحظهای و انبارش دیتاها، یکی از زیرساختهای پلنتهای هوشمند آینده است. جهت دریافت مشاوره تخصصی در مورد سیستمهای رامان برخط و تست رایگان دستگاه پیش از خرید، کافی است با کارشناسان شرکت تکسان در تماس باشید.