沥青质会增加原油粘度，并可能污染管道和生产设备，对原油生产商和管道构成威胁。2020欧洲杯下注官网目前，原油中沥青质含量的在线监测技术还很少。微波传感器技术是原油中沥青质和钒含量的连续在线测量技术。这是以电子自旋共振(ESR)为基础的，这是一种磁共振光谱法，可以确定含有未配对电子的分子的浓度和组成。
原油的ESR谱显示了沥青质和钒基卟啉的特征谱。沥青质在g = 2.0032时产生强烈的有机自由基ESR信号，而钒基卟啉产生的ESR光谱具有几个宽间距、窄峰，其中一部分可以用微ESR测量。
0.05%范围内的沥青质浓度是通过精确测量未知原油的ESR光谱，同时测量原油的微波介质损耗正切和介电常数，以及低至5ppm的钒浓度来确定的。这种技术的一个关键好处是它对所谓的“交叉因素”的敏感性极低。
ESR
含有未配对电子的分子的组成和浓度由ESR谱仪测定。最常见的例子是自由基和过渡金属离子。在缓慢变化的均匀磁场中，将样品加载到高频谐振腔中。以固定频率微波辐射辐照的未配对电子在特征磁场下发生自旋“上”和自旋“下”的共振跃迁，该磁场由方程hν = gβH控制。
这里，H是Planck的常数，β是BoHR磁环，ν是谐振频率，H是施加磁场，G是自由基的特征（“G型”，经验确定的数量，通常接近2.0032）。共振处的磁场是G型的函数，并且谐振峰的高度由样品中的自由基的浓度确定。
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图1所示。ESR峰的面积不是样品中钒和沥青质浓度的简单线性函数。中心峰是钒和沥青质信号的组合，而外围峰是单独的钒。必须用曲线拟合来确定每个分量对中心峰的贡献。（图片由Bruker Biospin Inc.提供）
在该ESR中，样品存在于高Q陶瓷谐振腔中，其相对于传统ESR具有大的“填充因子”。实现增强的灵敏度，但整个装置的尺寸减小了1,000倍。接收器和微波桥现在使用与无线通信设备中使用的现代低成本组件类似。与传统ESR光谱仪相比，这使得能够使成本降低。
实验结果
Bruker Biospin对5个原油样品进行了直接ESR测量，每个样品的测量时间约为45秒。用电感耦合等离子体法测定钒，用正庚烷沉淀法测定沥青质，并进行比较，然后称重。应该注意的是，这些样品的分析数据是10到15年前的，因此在测试结果和分析数据之间可能会有一些变化。
表1。5个原油样品的直接ESR测量
| 源 |
钒(PPM) |
沥青质(%) |
| 作为Iboe |
2 |
0.2 |
| 巴士拉光 |
29 |
1．1 |
| vasconia. |
39 |
5．5 |
| Merey |
303 |
9．0 |
| 奥连特 |
65 |
12．0 |
从图1可以看出，ESR峰的面积并不是样品中钒和沥青质浓度的简单线性函数。此外，中心峰是钒和沥青质信号的组合，而外围峰是单独的钒。可以用曲线拟合来确定每个分量对中心峰的贡献。
要考虑的另一个因素是不同油之间的介电损耗的变化。Micro-ESR自动测量MicroWave电源和腔腔加载“Q”可以计算每种油的校正因子。从该原始数据可以相对于参考油归一化。在这种情况下，使用几乎没有沥青质或钒含量的Qua Iboe。在归一化数据之后，通过分析每个曲线下的区域可以精确地计算沥青质和钒浓度。ESR测量数据和测定数据之间的相关性如图2所示。
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图2。微esr可以通过分析每条曲线下的面积精确计算沥青质和钒的浓度。
额外的应用程序
ESR法可以准确、准确地测定沥青质和钒。然而，低成本高频微波电子技术的最新进展，结合现代计算机辅助设计技术，使Bruker Biospin能够建立一个高度小型化、坚固耐用和相对低成本的仪器，具有非常强大的在线(或离线)测量能力。这一进展标志着电子自旋共振光谱法成本效益方程的基本转变，为石油行业的广泛应用铺平了道路，例如，监测修井中的沥青质生产，管道操作中的沥青质沉淀，原油、含油砂和页岩的现场分析，以及下游炼油应用。
这些信息来源于Bruker BioSpin - NMR、EPR和Imaging提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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