一種由中紅外光譜識別原油種類的方法
2023-12-11 17:48:22 4
專利名稱：一種由中紅外光譜識別原油種類的方法
技術領域：
本發明為ー種原油種類的快速識別方法，具體地說，是ー種由紅外光譜快速識別原油種類的方法。
背景技術：
原油評價在原油開採、原油貿易、原油加工等各個方面發揮著十分重要的作用，儘管目前已經建立了一套較為完整的原油評價方法，但是這些方法分析時間長、工作量大、成本高，遠不能滿足實際應用的需要。因此，目前國內外大型石化企業正在利用多種現代儀器分析手段開發建立原油快速評價技術，包括色-質聯用(GC-MS)、核磁共振(NMR)、近紅外光譜(NIR)和紅外光譜(IR)等，其中IR方法由於測量方便、速度快、分析靈敏度高而倍受青睞。與IR測定其他油品如汽、柴油不同的是，原油評價指標多，僅原油的一般性質就 有幾十項，若加上各餾分的性質將有上百項。若採用傳統的因子分析方法如偏最小ニ乘(PLS)建立逐個性質的校正模型顯然是不可行的。將紅外光譜與原油性質資料庫結合起來是較好地解決這ー問題的技術路線之一，即以IR光譜為特徵對待測原油進行識別，從IR光譜庫中識別出其品種，然後再從已有的原油性質資料庫中調出其評價數據，從而實現原油的快速評價，為確定原油加工方案和優化生產決策及時獲得評價數據提供了一種簡捷的方法。現存的原油評價知識庫大都具有原油比對的功能，通過待測原油的幾個已知性質如密度、粘度、酸值、硫含量和殘碳等從資料庫中找出最相似的ー種或多種原油，從而用這些近似的原油評價數據給出待測原油的評價數據。這類方法用到的識別參數是原油的ー些基本性質，這些原油性質的測定相對繁瑣，且測量時間長，提供的信息也不全面，限制了這種方式的普及應用。王景芳在《模糊聚類分析在依原油特性歸類中的應用》(石油煉製與化工，1991，22(6) :41 44) 一文中，通過原油的6項性質將待加工原油和原油評價資料庫內有此6項性質記錄的樣品進行聚類比較，找出與待加工原油相似度最大的庫樣品，作為待加工原油評價數據指導生產。段東勇，陳丙珍，向小榮在《基於原油已知性質預測其未知性質的模糊匹配方法》(石油煉製與化工，1996，27 (7) :59 62) —文中，通過原油的若干個性質計算隸屬度函數來比較已知原油與待評價原油的相似度。Hai-Yan Fu 等在「Moving window partial least-squares discriminantanalysis for identincation of different kinds of bezoar samples by nearinfrared spectroscopy and comparison of different pattern recognitionmethods，， {Journal of Near Infrared Spectroscopy, Volume 15Issue 5， Pages291-298(2007)} —文中採用移動窗ロ偏最小二乗法，用紅外光譜對牛黃產品進行質量監測。
Yiping Du等在「Improvement of partial least squares models for in vitroand in vivo glucose quantifications by using near-infrared spectroscopy andsearching combination moving window partial least squares」 [Chemometrics andintelligent laboratory systems, 2006, vol. 82, nol-2, Pages 97-103]使用紅外光譜和移動窗ロ，將第一特徵譜區的每個移動窗ロ的數據用交互驗證法建立偏最小ニ乘模型，選出校正標準差最小的窗ロ作為基本區間，再將基本區間與第二個特徵譜區每個移動窗口數據結合，建立偏最小ニ乘模型，找出新的校正標準差最小的窗ロ作為新的基本區間，如此重複，直到最後ー個特徵譜區，得到最後ー個基本區間。通過搜索結合移動窗ロ建立的預測模型在測定牛血清和人皮膚中的葡萄糖濃度上具有最小的RMSEV和最大的相關係數。
發明內容
本發明的目的是提供ー種由中紅外光譜快速識別原油種類的方法，該方法可由被測樣品的中紅外光譜，快速識別被測原油樣品的種類。本發明提供的由中紅外光譜快速識別原油種類的方法，包括如下步驟(I)測定各種類型原油樣品的中紅外光譜並進行ニ階微分處理，選取755 1020cm^和1160 1247CHT1譜區的吸光度建立原油中紅外光譜資料庫，(2)測定待識別原油樣品的中紅外光譜並進行ニ階微分處理，選取755 1020CHT1和1160 1247CHT1譜區的吸光度構成矢量X』(3)計算矢量X與原油中紅外光譜資料庫中每個樣品在755 1020CHT1和1160 1247cm—1譜區的每個移動相關係數，按式(I)計算每個資料庫樣品對矢量x的識別參數，
權利要求
1.一種由中紅外光譜識別原油種類的方法，包括如下步驟 (1)測定各種類型原油樣品的中紅外光譜並進行ニ階微分處理，選取755 1020CHT1和1160 1247CHT1譜區的吸光度建立原油中紅外光譜資料庫， (2)測定待識別原油樣品的中紅外光譜並進行ニ階微分處理，選取755 1020CHT1和1160 1247CHT1譜區的吸光度構成矢量X， (3)計算矢量X與原油中紅外光譜資料庫中每個樣品在755 1020CHT1和1160 1247cm—1譜區的每個移動窗ロ的移動相關係數，按式(I)計算每個資料庫樣品對矢量x的識別參數，
2.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於若資料庫中所有樣品的識別參數均不大於Qt，或沒有一個樣品的移動相關係數大於O. 9700，則資料庫中沒有與待識別原油相同的樣品O
3.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的中紅外光譜吸光度的採樣點間隔為I 10個波數。
4.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的移動相關係數採用移動窗ロ測定。
5.按照權利要求I或4所述的方法，其特徵在於所述的窗ロ寬度為3 25個採樣點。
6.按照權利要求I或4所述的方法，其特徵在於所述的移動相關係數的測定方法為在特徵光譜區間，從波數最低的採樣點選擇ー個移動窗ロ的寬度，計算該窗ロ內的待識別原油樣品與資料庫中每個樣品的吸光度的相關係數，然後將移動窗ロ向波數高的方向移動若干個採樣點，為下ー個移動窗ロ，計算此移動窗口內的待識別原油樣品與資料庫中每個樣品的吸光度的相關係數，按上述方法連續移動移動窗ロ，計算每個移動窗口內待識別原油樣品與資料庫中每個樣品的吸光度的相關係數。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於每次移動移動窗ロ的距離為I 10個採樣點。
全文摘要
一種由中紅外光譜快速識別原油種類的方法，包括(1)測定各種類型原油樣品的中紅外光譜並進行二階微分處理，選取755～1020cm-1和1160～1247cm-1譜區的吸光度建立原油中紅外光譜資料庫，(2)測定待識別原油樣品的中紅外光譜並進行二階微分處理，選取755～1020cm-1和1160～1247cm-1譜區的吸光度構成矢量x，(3)計算矢量x與原油中紅外光譜資料庫中每個樣品在上述特徵譜區的每個移動相關係數，計算每個資料庫樣品對矢量x的識別參數，(4)若資料庫中所有樣品的識別參數均不大於域值Qt，或有樣品的移動相關係數小於0.9700的情況，則資料庫中沒有與待識別原油相同的樣品；若Qi＞Qt，且i樣品的每個移動相關係數均不小於0.9700，則待識別原油與資料庫中的i樣品相同。該法可快速識別出待測樣品是否與已有原油樣品相同。
文檔編號G01N21/35GK102841069SQ201110170240
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者李敬巖, 褚小立, 田松柏, 楊玉蕊 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院