کاربردهای صنعتی اسپکتروفتومتر

اسپکتروفتومتر بر اساس کاربرد گسترده ای که در آزمایشگاه و آنالیز کمی و کیفی مواد گوناگون دارد، در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی نیز به کار می آید. در راستای شرح کاربرد اسپکتروفتومتر در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی ابتدا باید به عملکرد و کارایی این دستگاه بپردازیم. اسپکتروفتومتر یکی از دستگاه های آزمایشگاهی می باشد که علاوه بر  آزمایشگاه های مواد و شیمی در موارد متعدد دیگر اعم از پزشکی، غذایی، دارویی، محیط زیست، آب و فاضلاب نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

این دستگاه بر اساس آنالیز امواج نور خروجی از نمونه کار می کند. به این صورت که اختلاف شدت نور قبل و بعد از عبور از نمونه در یک طول موج خاص اندازه گیری میشود. سپس بر اساس روابط و فرمولهای ریاضی مقدار جذب نمونه مجهول محاسبه میشود. به کمک منحنی کالیبراسیون، مقدار غلظت نمونه مجهول از روی مقدار جذب آن محاسبه میشود.

اسپکتروفتومتر کاربرد گسترده ای در صنایع نفت و گاز و  پتروشیمی دارد. این کاربرد شامل فرایندهای شیمیایی این صنایع، کنترل کیفی مواد و فرایندها، الزامات زیست محیطی و HSE است.

مزیت استفاده از اسپکتروفتومتر در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی

این دستگاه نسبت به دیگر آنالیزورهای آزمایشگاهی دقیق تر و حساس تر می باشد. به همین دلیل در اندازه گیری کمی مقدار مواد (جامد، مایع و گاز) در این صنایع استفاده میشود. با توجه به کاربرد حساس اسپکتروفتومتر در صنعت نفت و پتروشیمی که نیاز به دقت بالایی دارد باید به کالیبره بودن این تجهیزات توجه شود.  کالیبراسیون این تجهیزات بر اساس دستورالعمل شرکت سازنده در آزمایشگاه های مرجع و یا توسط خود شرکت سازنده انجام میشود.

کاربرد طیف سنجی UV-VIS در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی سعی می شود از هیدروکربن های ورودی به صنعت (نفت خام یا گاز ها و میعانات گازی) مواد شیمیایی مفید حاصل شوند. به این شکل که پس از تصفیه و به دست آوردن گاز یا نفت خام خارج شده از چاه های حفر شده، هیدروکربن هایی استخراجی به مواد مفیدی مثل گاز سوختی، میعانات گاری، خوراک پتروشیمی و بنزین و نفت سفید و انواع پلیمرها تبدیل میشوند.

یکی از کاربردهای عمده اسپکتروفتومتر UV-VIS در تعیین کیفیت مواد اولیه ورودی (جامد، مایع و گاز) در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی است. به عنوان مثال تعیین مقدار گاز سمی سولفید هیدروژن (H2S) در گاز پالایش شده خروجی مجتمع های پالایشی گاز و همچنین تعیین مقدار این گاز در خوراک ورودی مجتمع های پتروشیمی از اهمیت بالایی برخوردار است.

تعیین دقیق خواص فیزیکی و شیمیایی نفت خام نه تنها برای توصیف و تولید یک مخزن، بلکه برای طراحی تکمیل چاه‌ها، اتصالات زیر دریا و تأسیسات کناری بسیار مهم است. برای اندازه‌گیری این ویژگی‌ها، نمونه‌های نفت خام مخزن غالباً توسط اسپکتروفتومتر طیف‌سنجی UV-Vis ارزیابی می‌شوند. این تکنیک به طور فزاینده ای برای کاربردهای درون میدانی، برای مطالعات آزمایشگاهی نفت خام و آسفالتین های نفتی استفاده می شود. با وجود تعداد روزافزون کاربردها، برخی از مشکلات مهم طیف‌سنجی UV-Vis حل نشده باقی می‌مانند. به عنوان مثال، در حالی که جذب بسیاری از مواد شیمیایی خالص را می توان به راحتی با اسپکتروفتومترهای معمولی تعیین کرد، مخلوط های پیچیده مانند نفت خام دارای ضرایب جذب بسیار بالایی هستند. روش‌های پیچیده‌ای برای اندازه‌گیری ضرایب جذب این مایعات با جذب بالا به طور مستقیم توسعه داده شده است. در عمل معمولی، نمونه‌های روغن در یک حلال آلی تا سطح غلظتی رقیق می‌شوند که انتقال نور را در فواصل چند میلی‌متری تضمین می‌کند. به این ترتیب از استفاده از تنظیمات نوری پیچیده اجتناب می شود و اندازه گیری های اسپکتروفتومتری با کووت های استاندارد و نورسنج های آزمایشگاهی انجام می شود. با این حال، چنین آزمایش‌هایی بدون در نظر گرفتن حساسیت احتمالی طیف‌های اسپکتروفتومتری به رقیق‌سازی به دلیل تجمع مولکول‌های حامل کروموفور، اول از همه آسفالتین‌ها انجام می‌شوند. این رویکرد، عمدتاً از توصیف‌های بیش از حد ساده‌ شده شکل‌ها/پروفایل‌های طیف اسپکتروفتومتری ناشی می‌شود. به طور خاص، این توصیفات مفهومی از "رنگ‌بندی" را به کار می‌گیرد، که آشکارا بر اساس مقیاس‌های رنگی سنتی (ASTM، Saybolt و غیره) است که به طور گسترده برای درجه‌بندی محصولات در صنعت پالایش نفت استفاده می‌شود.

امولسیون ها پراکندگی دو فاز مایع غیرقابل اختلاط هستند که با اختلاط فیزیکی در حضور هر عامل فعال سطحی ساخته می شود. با این حال، امولسیون ها از نظر ترمودینامیکی ناپایدار هستند؛ اما اندازه قطرات آنها اغلب با گذشت زمان آنقدر بزرگتر می شود که در نهایت به دو فاز تقسیم می شوند. درواقع می‌توان با افزودن سورفکتانت‌های مناسب، امولسیون ماندگار ساخت. انواع مختلف امولسیون ها عبارتند از: "آب در روغن" (W/O)، "روغن در آب" (O/W)، "آب در روغن در آب" (W/O/W)، و «روغن در آب در روغن» O/W/O)). برای ارزیابی غلظت و همچنین ثبات اندازه امولسیون، ردیابی گرادیان کدورت در مقابل زمان به سادگی با طیف‌سنجی مرئی ماوراء بنفش (UV-Vis.) به عنوان سیستم تشخیص مناسب در نظر گرفته می‌شود. چنین ویژگی فیزیکوشیمیایی به طور جدی به سهم پلیمرهای غیر قطبی مانند روغن و گریس (OG) در حضور محیط آبی به عنوان فاز قطبی بستگی دارد. اصطلاح OG به خانواده وسیعی از ترکیبات شیمیایی مانند مواد چرب با منشا بیوژنیک، منابع پتروشیمی و غیره اشاره می کند. در مورد این ترکیبات، غلظت OG پراکنده، یک پارامتر مهم برای ارزیابی ایمنی و کیفیت نمونه های آب است. در طول تشخیص و تعیین OG، قوانین خاصی از آژانس‌های زیست محیطی چندین کشور، محتوای روغن در آب را بر اساس روش‌های مرجع استاندارد به میانگین ماهانه 29 میکروگرم در میلی‌لیتر محدود می‌کنند. با این حال، محدودیت های این روش های تحلیلی به طور جدی بر صحت و دقت نتایج تأثیر می گذارد. علاوه بر این، آنها مقادیر زیادی از حلال های سمی را مصرف می کنند که اغلب ضرورت فرآیند بازیابی را نشان می دهند.

روغن و آب رایج ترین مواد مایع هستند که برای زندگی روزمره ما ضروری هستند. تجزیه و تحلیل ردیابی نفت در آب (O/W) کاربردهای گسترده ای در علوم زیستی، صنعت و نظارت بر محیط زیست دارد (مانند نشت نفت باعث آلودگی اقیانوس ها می شود). اسپکتروفتومتری مادون قرمز/فرابنفش و کروماتوگرافی مایع معمولاً برای تشخیص روغن با محدودیت تشخیص 30-90 نانوگرم در میلی لیتر و 52 نانوگرم در گرم استفاده می شود. با این حال، این ابزارها گران و حجیم هستند و حلال‌های آلی مضر (مانند متیلن کلراید) برای حل کردن روغن مورد نیاز است. برای اسپکتروفتومتر، اگر از LED به عنوان منبع نور استفاده شود، می توان دستگاه را مینیاتوری کرد. اما LED مادون قرمز/فرابنفش در مقایسه با LED مرئی گران و نابالغ است. در همین حال، امولسیون O/W، که پراکندگی یکنواخت ریز قطره روغن را در آب ممکن می‌سازد، می‌تواند فرآیند نمونه‌برداری را بدون استفاده از حلال‌های آلی ساده کند. علاوه بر این، یک رابطه خطی بین محتوای روغن و کدورت نوری وجود دارد که می تواند در طول موج مرئی اندازه گیری شود. با این حال، حد تشخیص مربوطه غلظت روغن تنها در سطح ~ 10 میکروگرم بر میلی لیتر است که برای کاربردهای آنالیز ردیابی نیاز به بهبود چشمگیری دارد. کدورت ناشی از پراکندگی نور در سطح قطرات روغن نیز می تواند باعث کاهش انتشار نور شود و می تواند به عنوان نوعی جذب در نظر گرفته شود.

کاربردهای دیگر دستگاه اسپکتروفتومتر

اسپکتروفتومتر در زمینه های گوناگون و در صنایع مختلفی به کار می آید. کاربرد اسپکتروفتومتر در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی تنها یکی از شاخه های کاربردی این دستگاه است.

تولیدکننده معتبر اسپکتروفتومتر

با مراجعه به وب سایت شرکت نانو مبنا ایرانیان شما می توانید در صفحه محصولات، دستگاه های مورد نیاز برای آنالیز نمونه های مورد نظر خود را مشاهده کنید. شرکت معتبر نانو مبنا با سابقه ای درخشان در تولید تجهیزات آنالیزی دارای پروانه ساخت تجهیزات پزشکی ار وزارت بهداشت، تاییدیه های نانو مقیاس و محیط زیست، و گواهینامه کالیبراسیون تجهیزات آزمایشگاهی و ... می باشد.

نتیجه گیری

دستگاه اسپکتروفتومتر یا همان طیف سنج در انواع دو پرتویی و تک پرتویی تولید می شود. کاربرد اسپکتروفتومتر در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی بسیار گسترده بوده و می تواند کیفیت هیدروکربن های ورودی و محصولات نهایی را تعیین کند. علاوه بر این امکان تعیین کیفیت فرآورده های شیمیایی منجر به تولید پلیمرها را فراهم می کند. لازم به ذکر است که این دستگاه از دقت و حساسیت بالایی برخوردار می باشد.

سوالات متداول

1. حداکثر محدوده طول موجی که توسط اسپکتروفتومتر پوشش داده می شوند چند نانومتر است؟
   این دستگاه از محدوده طول موج 190 تا 900 نانومتر را پوشش می دهد.
2. اسپکترومتر دارای قابلیت مانیتورینگ می باشد؟
   بله در حین انجام آزمایش می توانید تغییرات و فرایند آنالیز نمونه را به صورت زنده مشاهده کنید.
3. کدام نوع اسپکتروفتومتر در صنعت پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد؟
   هر دو انواع تک پرتویی و دوپرتویی نیز در این زمینه به کار می روند.