使用X射线荧光（XRF）分析燃料油

“重型燃油”一词是指最高的沸点馏分分数和精制原油的非沸腾残留物，用作工业加热器，锅炉和发动机的燃料。在最近全球530吨重燃油生产的总生产中，海洋燃料市场上消耗了54％，以驱动世界上海洋船只的巨大压缩点火发动机（图1）。

图1。远洋船。

在行业中，使用剩余的海洋燃料，船用燃料油和掩体燃料油等术语表示ISO 8217（2005）海洋燃油标准所描述的10种不同燃料等级。在原油中发现的天然污染物，其中包括硫，钒，镍和铁在复杂的非挥发性沥青质和卟啉分子中绑起来。这些元素污染物保留并集中在与重燃料相关的最重的馏分中。精炼工艺污染物也集中在这些流中。在高温下，在富氧的燃烧发动机环境中，这些磨料和腐蚀性元素污染物的浓度和相互作用可能会破坏，使设备使用寿命降低80％。app亚博体育因此，即使市场价格较低，海洋剩余燃料也必须遵守全面的质量规格，该规范也可以防止在储存过程中倾倒用过的油，如表1所示。

Table 1.由ISO 8217海洋燃料标准控制的元素污染物。

元素	绩效因素	限制（最大）†
硫	腐蚀性，温室排放	1.0-4.5％m/m
钒（V）	腐蚀性磨损，颗粒排放	100-600 mg/kg
铝（Al） +硅（SI）	磨损	总计25-80 mg/kg
锌（Zn）	使用的油污染物	15 mg/kg
磷（P）	使用的油污染物	15 mg/kg
CAlcium (Ca)	使用的油污染物	30 mg/kg

† - 范围包括较轻的馏出燃料等级（低极限）至最重的剩余等级（较高的极限）。

standard Test Methods

ISO 8217海洋燃料标准特异性参考波长色散X射线荧光（WDXRF）作为硫，钒和镍分析的首选分析方法14596和14597。WDXRF方法包括：多种优势包括：速度分析速度分析速度分析速度，简单的样品制备以及从ppm到多个元素的浓度从百分比浓度的出色精度和稳定性。此外，英国石油研究所（IP）在2009年提出了一种新的行业测试标准，专门针对剩余燃油的WDXRF分析。在本文中，Thermo Scientific ARL Optim’X光谱仪为了分析根据典型的国际测试方案进行重型残留燃料油。

仪器

The ARL OPTIM’X is a wavelength dispersive XRF instrument designed for ease of use, quick deployment, and reduced operational costs. Its low power 50 W Rhodium target X-ray tube provides equivalent sensitivity to conventional 200 W instruments due to its unique Ultra Closely Coupled Optics as shown in figure 2. The resulting analytical sensitivity for even ultra-low contaminant concentrations rivals that of higher powered and more expensive WDXRF instruments, while providing in addition full capabilities at high concentrations, e.g. 4.5% sulphur. Additionally, the efficient low power system of the ARL OPTIM’X does not need the same auxiliary water cooling as larger instruments.

图2。创新的UCCO技术。

专利的SmartGonio微型旋二仪的顺序分析能力涵盖了从Na（Z = 11）到Zn（Z = 30）或更重的重燃料中所有感兴趣的元素。GONIOMETER还提供光谱分辨率，比高端能量色散X射线荧光（EDXRF）仪器好10倍。此外，ARL Optim’x唯一设计通过配置两个多涉及固定通道，包括对选定元素的可选增强性能，其中专门弯曲和聚焦的晶体进一步增强了灵敏度并减少了分析时间（图3）。

图3。Thermo Scientific ARL Optim’X系列。

样品准备和程序

WDXRF为分析即使在没有稀释的情况下分析即使是高度粘性的样品都带来了重大好处。样品制备涉及将燃料样品直接倒入用4 µM聚丙烯（Spectrolene）膜密封的化学液体分析细胞中。在这项研究中，ARL Optim’x配置了SmartGonio，用于顺序元素分析和几个固定通道多粒子，以增强对某些元素的分析。在氦环境下分析样品120秒，以消除空气干扰。

Analytical Sensitivity

The sensitivities obtained with the SmartGonio crystal and detector combination in comparison with those obtained with the MultiChromator fixed channels are shown in Table 2. With its SmartGonio configuration, the ARL OPTIM’X offers very low limits of detection for virtually all contaminant elements in heavy fuels and well within the quality limits set by ISO 8217. For the more challenging lighter elements, an additional fixed channel configuration provides further sensitivity.

表2。仪器配置和分析灵敏度。

元素	SmartGonio配置	sMARTGONIO LOD[ppm]	FIXED CHANNEL LOD[ppm]
al	pET/FPC	4.2	3.1
si	pET/FPC	4	3.2
p	pET/FPC	2	1。5
s	pET/FPC	1。7	1。2
CA	LIF200/FPC	1。5	1。7
v	LIF200/FPC	1	N.M.
铁	LIF200/FPC	1。1	0.8
Ni	LIF200/SC	0.6	N.M.
Zn	LIF200/SC	0.6	N.M.

Reproducibility

The design of the ARL OPTIM’X also offers highly stable analytical results over time. Repeatability over a two month period on the same medium-range sulphur sample of 2.1 % (2,100 ppm) is shown in figure 4. With an average value of 2,102 ppm and standard deviation of 9.5 ppm or 0.44 %, the instrument provides reproducible results over time without need for recalibration.

Figure 4.Reproducibility of the results over a two month period.

结论

即使巨大的残留燃料占据了馏出燃料光谱的下端，但重量残留的燃料必须遵守严格的质量限制，以确保适当的海洋发动机性能。由于耐受的污染物的PPM水平非常低，因此需要以出色的灵敏度和分析灵活性进行分析，以测量元素浓度的百分比。ARL Optim’x是一种具有独特设计的具有成本效益的WDXRF仪器，超出了ISO 8217的要求和其他国际敏感性，范围和可靠性的重型燃料分析标准。

此信息已从Thermo Fisher Scientific -Elemental Analyzers提供的材料中采购，审查亚博网站下载和调整。

有关此消息来源的更多信息，请访问Thermo Fisher Scientific-元素分析仪。