2024年4月15日发(作者：龚运浩)
2020年第8期
技术研究
在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用
宋浩然 尚培华
中国人民解放军92228部队 北京 102442
摘要：在线拉曼光谱分析技术具有分析精度高、环境适应性好、易标准化、可测定模型库外样品等优点，在石化领域
得到广泛应用。本文分析比较了在线拉曼光谱分析技术与其他在线检测技术，并介绍了在线拉曼光谱仪的组成及目前在石
化领域中应用，对在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用进行了展望。
关键词：拉曼光谱 在线 石油化工 检测
Application of online Raman spectroscopy analysis technology in petrochemical field
Song Haoran，Shang Peihua
92228 Unit of PLA，Beijing 102442
Abstract：Online Raman spectroscopy has the advantages of high analysis accuracy，good environmental adaptability，easy
standardization，and determination of samples outside the model library，and is widely used in the petrochemical field. This article
analyzes and compares the online Raman spectroscopic analysis technology with other online detection technologies，and introduces
the composition of the online Raman spectrometer and its current application in the petrochemical field. The application of the online
Raman spectroscopic analysis technology in the petrochemical field is prospected.
Keywords：Raman spectroscopy；Online；Petrochemical；Detection
1 概述
拉曼光谱是一种基于拉曼效应原理的分子光谱。
拉曼效应是指当物质被单色激发光照射时，会产生拉
曼散射光。拉曼散射光的波数与入射光的波数无关，
取决于物质的分子基团的固有结构及其强度，反映了
材料分子团的数量。因此，拉曼光谱可用于物质分子
的定性和定量分析。
拉曼光谱技术在石化领域中的应用始于20世纪80年
代，傅里叶拉曼光谱技术的诞生大大降低了荧光干扰，
并促进了在线拉曼光谱技术在石油产品检测中的应用。
传统的在线分析仪器通常速度较慢，准确性较
差，并且只能测量单个参数。在线气相色谱仪定量分
析可以同时检测多种组分，但仍存在局限性，例如预
处理要求高、检测周期长以及现场维护工作量大，实
际应用效果不理想。近年来红外光谱分析技术作为一
种获取物质组成、结构的有效分析技术被用于石油化
工产品的质量监督和评价，常用的有中红外光谱和近
红外光谱。中红外光谱特征性强、信息量大，测试精
度高，但仪器体积大、成本高，环境要求高。近红外
光谱法对数学模型样品集外的样品，检测结果误差比
较大。相比于其他在线分析方法，在线拉曼光谱分析
技术具有分析精度高、环境适应性好、易标准化、可
测定模型库外样品等优点
[1]
；借助于光纤，它可实时地
提供产品的组成信息与综合性能指标，以便于对生产
过程进行有效的监控与优化操作。
主机。
拉曼分析主机：包含激光器、分光系统、检测器
和计算机处理模块。
激光器：提供光源，常用的有Ar、Kr、He-Ne、
Nd-YAG激光器等。
分光系统：将拉曼信号不同频率分开。通常包括
入射狭缝，准直透镜和光栅。准直透镜将入射光准直
成平行光束并进入光栅。光栅执行色散功能，光栅的
选择决定了拉曼光谱仪的分辨率和测量范围。
检测器：目前多采用CCD探测器，实现光电转换的
功能。
计算机处理模块：检测器传递来的数拟，并对数
据进行处理。
分析软件：分析采集数据，降噪，读取数据库和
识别拉曼光谱等。
3 在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用
马万武，任丽萍
[3]
针对汽油调和系统的现实需求，
开发设计了在线拉曼光谱分析系统。该系统应用于实
际汽油调和装置，实现了对汽油研究法辛烷值、氧含
量及芳烯烃含量等指标的在线分析。
王拓
[4]
将在线拉曼分析系统应用于工业重整装置，
实现了对重整汽油研究法辛烷值与其他关键参数的在
线分析，分析数据能快速反映出重整反应器温度和其
他运行条件的变化。
苏为群，潘刚
［5］
等根据国内芳烃装置的实际状
况，开发了适用于芳烃装置的在线拉曼光谱分析仪。
基于混合液各组分特征峰与其质量分数之间的函数关
系，建立了定量分析模型，并研制出国产新型在线
拉曼分析仪。该在线拉曼分析仪成功应用于某芳烃装
置，其检测数据对装置的运行、操作及工艺过程分析
具有重要的指导作用。
董学锋
[6]
开发了一种在线拉曼光谱分析仪用于检
2 在线拉曼光谱分析仪
在线拉曼光谱分析仪一般由采样装置、在线拉曼
探头、拉曼分析主机及分析软件和连接光纤组成
[2]
。
采样装置：一般选取旁路式采样设计，根据工艺
介质的温度、压力，在流通池前配有减温、减压和过
滤设施。
在线拉曼探头：包含滤光片和光纤等，用于收集
信号，滤除瑞利散射信号射，并将其导入后端光谱仪
（下转第201页）
59
2020年第8期
科学管理
不高的农民工为主，存在素质普遍较低，专业知识不
达标等突出问题。为此，笔者建议政府应该重视矿业
信息化专业建设，建立煤矿业信息化专业学校，培训
建设一支高素质的矿业人才队伍。
矿厂工人们快速地向安全区域撤退，最大程度降低工
人们的伤亡。
3 网络信息资源在煤矿机电管理中应用的注意事项
（1）企业意识有待加强。不可否认，如今许多煤
矿企业仍然不能认清网络信息资源的重要性，故步自
封，不肯融入二十一世纪的信息时代，走传统产业的
老路。企业抵触信息化的另外一个重要的原因就是产
业信息化的昂贵费用。为了节省成本，一些煤矿企业
工作环境仍存在较大的安全隐患，而有些安全隐患却
是依靠网络信息资源可以避免的。国家应该加强相关
方面立法，使得煤矿产业信息化“有法可依”，强制
煤矿企业安装相关设备，保证工人安全。
（2）应用人才短缺。煤矿产业是传统的资源型产
业，但产业信息化的迅猛发展导致了它成为了某种程
度上的一个新兴产业，这就需要大量的相关专业的人
才来建设、管理。目前煤矿企业工作工人以文化程度
4 结束语
随着改革开放以来，我们国家产业发展的重心从
保“量”转移到保“质”上来，健康稳定的发展成为
二十一世纪煤矿产业发展的主旋律。合理、系统地应
用网络信息资源将对煤矿产业产生技术性革新，它将
渗透到煤矿机电管理中的各个环节，建立强大的网络
信息平台，推动煤矿企业稳定发展。
参考文献
[1]雷建红.网络信息资源在煤矿机电管理中的应用研
究[J].机械管理开发，2016，31（11）：108-109.
[2]杨向勇.网络信息资源在煤矿机电管理中的应用[J].
内蒙古煤炭经济，2016（13）：24-25.
（上接第59页）
测甲醇汽油的调和过程。其主体远离现场，使用长光
纤连接工业现场的拉曼探头。结合先进的光谱数据处
理算法，可以对油样进行质量分析。该分析仪可以连
续监测调和油中甲醇的含量，具有分析速度快，精度
高，维护方便的优点。
发展速度，需建立更加完善的拉曼光谱数据库。
（3）在线拉曼分析仪的检测对象目前越来越复
杂，需要开发出稳定可靠的在线分析系统用于石化领
域检测。
参考文献
[1]田高友.拉曼光谱技术在石油化工领域应用进展[J].
现代科学仪器，2009（2）：130-134.
[2]何蔚，孙贤君.拉曼光谱应用技术研究[J].标准科学，
2018（3）：70-75.
[3]马万武，任丽萍.拉曼光谱分析技术在汽油调和系
统中的应用[J].化工自动化及仪表，2017（10）：933-936
[4]王拓，戴连奎.重整汽油在线拉曼分析系统开发与
工业应用[J].仪器仪表学报，2015，36（6）：1201-1206．
[5]苏为群，潘刚，罗新，戴连奎.国产在线拉曼分析仪在
芳烃装置中的应用[J].石油化工自动化，2020，56（1）：48-54．
[6]董学锋，戴连奎.甲醇汽油在线拉曼分析仪的开发
及其应用[J].自动化仪表，2013，34（8）：81-83.
4 结论和展望
综上所述，由于在线拉曼光谱检测具分析精度
高、环境适应性好、容易实现标准化、可以测定模型
库外样品的特点，使得在线拉曼光谱分析技术在石化
领域得到了愈加广泛的应用，展望如下：
（1）随着拉曼光谱去荧光技术和噪声处理技术的
发展，在线拉曼光谱检测技术还有很大的应用市场。
燃料、润滑油等石油产品的生产、存储等过程的质量
监控都可以采用在线拉曼光谱检测技术。
（2）现有的拉曼光谱标准谱图限制了拉曼光谱的
（上接第185页）
磁法勘探技术目前成为最重要的地球物理勘探技术，
由于电磁法勘探技术对岩层的勘探有着明显效果，因
此电磁法勘探技术的应用较为广泛。大地电磁法是人
工控制的一种电磁勘探方法，大地电磁法可以克服在
自然磁场中信号差的缺点。大地电磁法数据处理的复
杂性取决于非平面波的特征。
的施工阶段，通过不同的地球物理勘探技术会获得不
同程度的勘探结果。不难看出地球物理勘探技术的成
果是地质研究过程中的基础，并且和研究、生产等利
益密切相关。技术人员在进行工程地质勘察工作时，
做好相关数据分析工作，根据分析结果选择不同的物
理勘探仪器，实施相应的技术方法，确保工程顺利实
施，最大程度上保证工程地质勘察结果的真实性，为
工程建设提供保障。
3.4 地球物理勘探技术之地质雷达勘探技术
地质雷达勘探技术因其具备较高分辨率和超强的
抗干扰性两大特点
[4]
，被广泛应用与地球物理勘探技术
中。地质雷达勘探技术的主要原理是通过将信号按照
一定频率进行发射，通过分析接收的无线电波来对地
层进行探测，通过分析所得出的数据，来判断出地质
是否存在异常。
参考文献
[1]吴学林，刘顺.地球物理勘探弹性波法在水利工程
地质勘察工作中的应用[J].工程建设与设计，2019（18）：
260-261+270.
[2]黄旭，刘少伟.地球物理勘探在引水隧道工程地质
中的应用[J].四川地质学报，2015，35（02）：275-279.
[3]陈敏，高焕平，等.地球物理勘探方法在工程勘察中
的综合应用[J].西北地质，2010，43（02）：8-12.
[4]陈敏. 地球物理勘探方法在工程勘察中的综合应用[C].
陕西地球物理文集（九）：陕西省地球物理学会，2010：12-16.
4 结束语
在我国的地质勘察工作中，地球物理勘探技术在
工程地质勘察中起到了至关重要的作用，在工程建设
201
2024年4月15日发(作者：龚运浩)
2020年第8期
技术研究
在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用
宋浩然 尚培华
中国人民解放军92228部队 北京 102442
摘要：在线拉曼光谱分析技术具有分析精度高、环境适应性好、易标准化、可测定模型库外样品等优点，在石化领域
得到广泛应用。本文分析比较了在线拉曼光谱分析技术与其他在线检测技术，并介绍了在线拉曼光谱仪的组成及目前在石
化领域中应用，对在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用进行了展望。
关键词：拉曼光谱 在线 石油化工 检测
Application of online Raman spectroscopy analysis technology in petrochemical field
Song Haoran，Shang Peihua
92228 Unit of PLA，Beijing 102442
Abstract：Online Raman spectroscopy has the advantages of high analysis accuracy，good environmental adaptability，easy
standardization，and determination of samples outside the model library，and is widely used in the petrochemical field. This article
analyzes and compares the online Raman spectroscopic analysis technology with other online detection technologies，and introduces
the composition of the online Raman spectrometer and its current application in the petrochemical field. The application of the online
Raman spectroscopic analysis technology in the petrochemical field is prospected.
Keywords：Raman spectroscopy；Online；Petrochemical；Detection
1 概述
拉曼光谱是一种基于拉曼效应原理的分子光谱。
拉曼效应是指当物质被单色激发光照射时，会产生拉
曼散射光。拉曼散射光的波数与入射光的波数无关，
取决于物质的分子基团的固有结构及其强度，反映了
材料分子团的数量。因此，拉曼光谱可用于物质分子
的定性和定量分析。
拉曼光谱技术在石化领域中的应用始于20世纪80年
代，傅里叶拉曼光谱技术的诞生大大降低了荧光干扰，
并促进了在线拉曼光谱技术在石油产品检测中的应用。
传统的在线分析仪器通常速度较慢，准确性较
差，并且只能测量单个参数。在线气相色谱仪定量分
析可以同时检测多种组分，但仍存在局限性，例如预
处理要求高、检测周期长以及现场维护工作量大，实
际应用效果不理想。近年来红外光谱分析技术作为一
种获取物质组成、结构的有效分析技术被用于石油化
工产品的质量监督和评价，常用的有中红外光谱和近
红外光谱。中红外光谱特征性强、信息量大，测试精
度高，但仪器体积大、成本高，环境要求高。近红外
光谱法对数学模型样品集外的样品，检测结果误差比
较大。相比于其他在线分析方法，在线拉曼光谱分析
技术具有分析精度高、环境适应性好、易标准化、可
测定模型库外样品等优点
[1]
；借助于光纤，它可实时地
提供产品的组成信息与综合性能指标，以便于对生产
过程进行有效的监控与优化操作。
主机。
拉曼分析主机：包含激光器、分光系统、检测器
和计算机处理模块。
激光器：提供光源，常用的有Ar、Kr、He-Ne、
Nd-YAG激光器等。
分光系统：将拉曼信号不同频率分开。通常包括
入射狭缝，准直透镜和光栅。准直透镜将入射光准直
成平行光束并进入光栅。光栅执行色散功能，光栅的
选择决定了拉曼光谱仪的分辨率和测量范围。
检测器：目前多采用CCD探测器，实现光电转换的
功能。
计算机处理模块：检测器传递来的数拟，并对数
据进行处理。
分析软件：分析采集数据，降噪，读取数据库和
识别拉曼光谱等。
3 在线拉曼光谱分析技术在石化领域中的应用
马万武，任丽萍
[3]
针对汽油调和系统的现实需求，
开发设计了在线拉曼光谱分析系统。该系统应用于实
际汽油调和装置，实现了对汽油研究法辛烷值、氧含
量及芳烯烃含量等指标的在线分析。
王拓
[4]
将在线拉曼分析系统应用于工业重整装置，
实现了对重整汽油研究法辛烷值与其他关键参数的在
线分析，分析数据能快速反映出重整反应器温度和其
他运行条件的变化。
苏为群，潘刚
［5］
等根据国内芳烃装置的实际状
况，开发了适用于芳烃装置的在线拉曼光谱分析仪。
基于混合液各组分特征峰与其质量分数之间的函数关
系，建立了定量分析模型，并研制出国产新型在线
拉曼分析仪。该在线拉曼分析仪成功应用于某芳烃装
置，其检测数据对装置的运行、操作及工艺过程分析
具有重要的指导作用。
董学锋
[6]
开发了一种在线拉曼光谱分析仪用于检
2 在线拉曼光谱分析仪
在线拉曼光谱分析仪一般由采样装置、在线拉曼
探头、拉曼分析主机及分析软件和连接光纤组成
[2]
。
采样装置：一般选取旁路式采样设计，根据工艺
介质的温度、压力，在流通池前配有减温、减压和过
滤设施。
在线拉曼探头：包含滤光片和光纤等，用于收集
信号，滤除瑞利散射信号射，并将其导入后端光谱仪
（下转第201页）
59
2020年第8期
科学管理
不高的农民工为主，存在素质普遍较低，专业知识不
达标等突出问题。为此，笔者建议政府应该重视矿业
信息化专业建设，建立煤矿业信息化专业学校，培训
建设一支高素质的矿业人才队伍。
矿厂工人们快速地向安全区域撤退，最大程度降低工
人们的伤亡。
3 网络信息资源在煤矿机电管理中应用的注意事项
（1）企业意识有待加强。不可否认，如今许多煤
矿企业仍然不能认清网络信息资源的重要性，故步自
封，不肯融入二十一世纪的信息时代，走传统产业的
老路。企业抵触信息化的另外一个重要的原因就是产
业信息化的昂贵费用。为了节省成本，一些煤矿企业
工作环境仍存在较大的安全隐患，而有些安全隐患却
是依靠网络信息资源可以避免的。国家应该加强相关
方面立法，使得煤矿产业信息化“有法可依”，强制
煤矿企业安装相关设备，保证工人安全。
（2）应用人才短缺。煤矿产业是传统的资源型产
业，但产业信息化的迅猛发展导致了它成为了某种程
度上的一个新兴产业，这就需要大量的相关专业的人
才来建设、管理。目前煤矿企业工作工人以文化程度
4 结束语
随着改革开放以来，我们国家产业发展的重心从
保“量”转移到保“质”上来，健康稳定的发展成为
二十一世纪煤矿产业发展的主旋律。合理、系统地应
用网络信息资源将对煤矿产业产生技术性革新，它将
渗透到煤矿机电管理中的各个环节，建立强大的网络
信息平台，推动煤矿企业稳定发展。
参考文献
[1]雷建红.网络信息资源在煤矿机电管理中的应用研
究[J].机械管理开发，2016，31（11）：108-109.
[2]杨向勇.网络信息资源在煤矿机电管理中的应用[J].
内蒙古煤炭经济，2016（13）：24-25.
（上接第59页）
测甲醇汽油的调和过程。其主体远离现场，使用长光
纤连接工业现场的拉曼探头。结合先进的光谱数据处
理算法，可以对油样进行质量分析。该分析仪可以连
续监测调和油中甲醇的含量，具有分析速度快，精度
高，维护方便的优点。
发展速度，需建立更加完善的拉曼光谱数据库。
（3）在线拉曼分析仪的检测对象目前越来越复
杂，需要开发出稳定可靠的在线分析系统用于石化领
域检测。
参考文献
[1]田高友.拉曼光谱技术在石油化工领域应用进展[J].
现代科学仪器，2009（2）：130-134.
[2]何蔚，孙贤君.拉曼光谱应用技术研究[J].标准科学，
2018（3）：70-75.
[3]马万武，任丽萍.拉曼光谱分析技术在汽油调和系
统中的应用[J].化工自动化及仪表，2017（10）：933-936
[4]王拓，戴连奎.重整汽油在线拉曼分析系统开发与
工业应用[J].仪器仪表学报，2015，36（6）：1201-1206．
[5]苏为群，潘刚，罗新，戴连奎.国产在线拉曼分析仪在
芳烃装置中的应用[J].石油化工自动化，2020，56（1）：48-54．
[6]董学锋，戴连奎.甲醇汽油在线拉曼分析仪的开发
及其应用[J].自动化仪表，2013，34（8）：81-83.
4 结论和展望
综上所述，由于在线拉曼光谱检测具分析精度
高、环境适应性好、容易实现标准化、可以测定模型
库外样品的特点，使得在线拉曼光谱分析技术在石化
领域得到了愈加广泛的应用，展望如下：
（1）随着拉曼光谱去荧光技术和噪声处理技术的
发展，在线拉曼光谱检测技术还有很大的应用市场。
燃料、润滑油等石油产品的生产、存储等过程的质量
监控都可以采用在线拉曼光谱检测技术。
（2）现有的拉曼光谱标准谱图限制了拉曼光谱的
（上接第185页）
磁法勘探技术目前成为最重要的地球物理勘探技术，
由于电磁法勘探技术对岩层的勘探有着明显效果，因
此电磁法勘探技术的应用较为广泛。大地电磁法是人
工控制的一种电磁勘探方法，大地电磁法可以克服在
自然磁场中信号差的缺点。大地电磁法数据处理的复
杂性取决于非平面波的特征。
的施工阶段，通过不同的地球物理勘探技术会获得不
同程度的勘探结果。不难看出地球物理勘探技术的成
果是地质研究过程中的基础，并且和研究、生产等利
益密切相关。技术人员在进行工程地质勘察工作时，
做好相关数据分析工作，根据分析结果选择不同的物
理勘探仪器，实施相应的技术方法，确保工程顺利实
施，最大程度上保证工程地质勘察结果的真实性，为
工程建设提供保障。
3.4 地球物理勘探技术之地质雷达勘探技术
地质雷达勘探技术因其具备较高分辨率和超强的
抗干扰性两大特点
[4]
，被广泛应用与地球物理勘探技术
中。地质雷达勘探技术的主要原理是通过将信号按照
一定频率进行发射，通过分析接收的无线电波来对地
层进行探测，通过分析所得出的数据，来判断出地质
是否存在异常。
参考文献
[1]吴学林，刘顺.地球物理勘探弹性波法在水利工程
地质勘察工作中的应用[J].工程建设与设计，2019（18）：
260-261+270.
[2]黄旭，刘少伟.地球物理勘探在引水隧道工程地质
中的应用[J].四川地质学报，2015，35（02）：275-279.
[3]陈敏，高焕平，等.地球物理勘探方法在工程勘察中
的综合应用[J].西北地质，2010，43（02）：8-12.
[4]陈敏. 地球物理勘探方法在工程勘察中的综合应用[C].
陕西地球物理文集（九）：陕西省地球物理学会，2010：12-16.
4 结束语
在我国的地质勘察工作中，地球物理勘探技术在
工程地质勘察中起到了至关重要的作用，在工程建设
201