原油中沥青质和钒的ESR分析可以确定其质量

目前世界上大约三分之一的能源来自原油。石油的质量由其化学成分决定，化学成分会影响其加工、性能和市场价格。因此，油况的定性和定量监测至关重要。

对原油质量影响最大的成分是沥青质，它是原油中最重的部分。沥青质是由具有多环芳烃环和脂肪族侧链的化合物与微量钒和镍组成的复杂混合物。小浓度的沥青质很容易聚集，导致粘度增加，并导致在采油和加工过程中堵塞井筒和油管。此外，沥青质还可以使升级和精炼过程中的催化反应失效。

分析原油中复杂烃类混合物中的沥青质浓度非常困难，尤其是在线监测。传统上，测量油的物理性质，如粘度和介电常数，并使用这些数据确定潜在的化学成分。当进行特定的沥青质分析时，通常是在模型系统或稀释到简单溶剂中的样品中进行。

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电子自旋共振（ESR）或电子顺磁共振（EPR）的引入使沥青质能够直接表征。该技术提供高分辨率和定量数据，从而在本地环境中提供真实的动态信息。此外，ESR是一种非破坏性方法，无需制备样品。

ESR利用微波在静磁场中的共振吸收来测量含有未配对电子的分子和含有顺磁中心的系统。沥青质在其多环芳烃核心中含有有机自由基，这在g=2.0032时给出了特征ESR信号，使其易于在原油中识别。

该峰值的振幅对应于样品中沥青质的浓度，因此该技术也可以用于定量。此外，ESR还可以检测到钒，钒被观察到作为一个钒基卟啉，出现8个宽间隔，狭窄的峰在一个类似的区域沥青质有机自由基信号。

通过监测这些成分的各种特征，可以更好地了解原油的成分和化学变化。以前，ESR能够区分不同类型的原油，但近年来，对更具体的标准进行了分析。

生物降解是改变原油成分，从而改变原油质量的主要过程之一。在这个过程中，碳氢化合物被氧化生成CO_2.和有机酸，导致饱和烃和芳香烃浓度降低，粘度、金属含量和酸度增加。

最近的研究通过监测有机自由基和钒基的存在，比较了三种巴西油的这一过程，并使用ESR检测卟啉化合物是否与之相关。该方法可以通过信号量化值将两个生物降解样本与非生物降解样本区分开来，也可以将两个生物降解样本相互区分开来。

温度也会影响原油中有机自由基的行为和结构特性，从而影响原油的质量。最近对温度范围为293–673 K的原油样品的不同馏分进行了现场ESR监测，对这些变化进行了研究。

对于所有馏分，温度的升高导致有机自由径向物种的增加，然而，发现这一过程发生的机制因馏分而异。常压渣油和原油馏分表现出相似的行为，有机自由基的生成在433K左右，而减压渣油中有机自由基的生成似乎是一个多步骤的过程。

大多数ESR光谱仪都是大型、笨重的仪器，限制了它们用于原油在线实时分析的能力。然而，光通信和无线通信技术的进步使Bruker能够开发出市场上最小的ESR光谱仪——电子自旋共振光谱仪Microosr它是一种小型便携式光谱仪，具有30.5 x 30.5 x 30.5 cm^3.占地面积和质量只有10公斤。

MicroOSR不需要任何定期维护或特殊安装。MicroOSR还为ESR数据采集、处理和分析提供了一个简单的软件工作流程。

随着ESR应用于原油分析的最新进展，在勘探、生产和炼油过程中，微ESR可以作为一种在线监测工具来表征化学成分。这种分析可以用于许多应用，包括评估石油的人工老化，以及预测在后续操作过程中可能出现的问题。

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   www.fatactor.com/en/products-and-solutions/mr/epr-instruments/microesr.html