石油及其石油產(chǎn)品的組成可用一系列方法來描述，其中四組分(SARA)(飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì))分析法被廣泛應(yīng)用于石油組分分析中。分離方法不同，檢測(cè)方式不同，所得到的結(jié)果也是不同的。在對(duì)各種方法的比較中得出，采用高效液相色譜分離、質(zhì)譜檢測(cè)法是目前最有效的分析方法，也最能代表石油及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)族的組成。

目前在科研和生產(chǎn)中用于原油、燃料油、煤焦油、化工原料等的化學(xué)族組成分離方法主要有經(jīng)典柱色譜(LC)法、氣相色譜(GC)法、薄層色譜(TLC)法、高效液相色譜(HPLC)法和凝膠色譜(GPC)法等。

用于分離后的檢測(cè)手段包括光譜技術(shù)如示差折光(RI)、熒光指示劑(FIA)、紫外(UV)、氫火焰(FID)、紅外(IR)及近紅外(NIR)等。

RI是一種通用性的檢測(cè)器，但是靈敏度比較低。這些檢測(cè)方法中目前被廣泛應(yīng)用在石油化工行業(yè)的是UV檢測(cè)器，由于光譜法是根據(jù)一些官能團(tuán)的信息來判定烴類型的。因此這些方法無法給出較詳盡的結(jié)構(gòu)組成，而且檢測(cè)結(jié)果差別很大。此外，還有電化學(xué)檢測(cè)器，如電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜、電位和光電導(dǎo)等，但電化學(xué)檢測(cè)器需用極性溶劑作移動(dòng)相，在大多數(shù)情況下，只能檢測(cè)具有電活性的物質(zhì)。HPLC與傅立葉變換紅外、質(zhì)譜、核磁共振、電感偶合等離子體光譜等聯(lián)用技術(shù)的研究，從根本上解決色譜流出物的定性問題。

隨著質(zhì)譜技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用質(zhì)譜來研究石油的組成被認(rèn)為是最理想的方法。在質(zhì)譜法研究中，由于不同的化合物能產(chǎn)生其特有的離子峰譜，使得結(jié)構(gòu)特征明顯，容易進(jìn)行準(zhǔn)確地分析和鑒定，尤其在結(jié)構(gòu)族組成分析方面是其它儀器無法與之相比的。

另外，由于相同類型化合物的相同碎片離子峰強(qiáng)度具有加和性，可以作為質(zhì)譜定量的依據(jù)。因此，質(zhì)譜適合測(cè)定各種石油產(chǎn)品的烴類族組成，它能將分離后的飽和烴和芳烴按結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分成一系列類型。該方法測(cè)定的結(jié)果是所有油品結(jié)構(gòu)和組成分析中最為詳實(shí)的。除此之外，質(zhì)譜還可以用來鑒定非烴組分。

1.HPLC測(cè)定柴油烴族組成
在ASTM方法測(cè)定柴油組成中使用的是熒光指示劑法(FIA)。該法在應(yīng)用時(shí)存在一系列問題，如測(cè)定樣品的沸程不能超過315℃，也不能測(cè)定有色樣品。而目前我國柴油產(chǎn)品的沸程一般接近350℃，且樣品大多有色，甚至有的顏色很深，顯然FIA法不適合于測(cè)定我國柴油的族組成。另外，采用FIA法分析柴油時(shí)，由于組分間分離不完全，區(qū)域判斷主觀性較強(qiáng)，準(zhǔn)確度和精密度都受到很大影響，用于定量分析存在一定的困難。

例如，RI檢測(cè)器雖然對(duì)各類組分均有響應(yīng)，由于不同油品的組成差別很大，很難確定一套普遍適用的校正因子；另外，如果分析過程中涉及流動(dòng)相的改變，該檢測(cè)器也不適用。9O年代初，超臨界流體色譜被ASTM作為柴油中芳烴含量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法解決了FIA法對(duì)柴油顏色和餾程范圍的限制，但在應(yīng)用時(shí)存在諸多問題，如膠質(zhì)不能洗脫、采用面積歸一化法定量的誤差較大、缺乏可靠的參比樣品等。我國科學(xué)家采用雙柱切換高效液相色譜分離、移動(dòng)絲氫火焰檢測(cè)器定量分析柴油中的飽和烴與烯烴總量、單環(huán)芳烴、雙環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴和膠質(zhì)，并對(duì)儀器系統(tǒng)的可靠性及擬定方法的準(zhǔn)確性、重復(fù)性進(jìn)行了考察，基本解決了上述方法的不足。

2.HPLC 測(cè)定潤滑油基礎(chǔ)油四組分
用HPLC法對(duì)潤滑油基礎(chǔ)油的化學(xué)族組成進(jìn)行分離分析，以鍵合氰基柱和硅膠柱雙柱切換的方式，正己烷為流動(dòng)相，用RI檢測(cè)。以LC分析得到的樣品分析結(jié)果作為HPLC法對(duì)飽和烴、芳烴和膠質(zhì)分析進(jìn)行定量校正的依據(jù)，使用該種定量校正方法可得到不同產(chǎn)地和餾程的基礎(chǔ)油族組成分析的定量校正因子。

為了簡化數(shù)據(jù)處理過程，提高分析速度，該方法引入了平均校正因子，即同一餾程的樣品定量校正因子為多產(chǎn)地樣品校正因子的平均值。用該種定量校正方法對(duì)已知樣品和未知樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明該方法可以滿足潤滑油生產(chǎn)工藝中對(duì)烴類族組成快速分析的要求。

3.HPLC 法研究發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油
發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的化學(xué)組成對(duì)研究潤滑油的老化、質(zhì)變有重要意義。潤滑油在使用過程中可能發(fā)生緩慢地氧化、縮聚等反應(yīng)，產(chǎn)物組成極其復(fù)雜，其中的氧化物為主要老化產(chǎn)物。因此，對(duì)氧化物組成的研究非常必要。該方法將紅外光譜與質(zhì)譜相結(jié)合，得到了有關(guān)氧化物的組成結(jié)構(gòu)信息，為評(píng)價(jià)潤滑油提供了可靠的依據(jù)。

HPLC分離過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.最佳工作條件的選擇
根據(jù)石油及其石油產(chǎn)品化學(xué)族組成的特點(diǎn)和已有的文獻(xiàn)報(bào)道，通常選用雙柱(氰基柱和硅膠柱)串聯(lián)系統(tǒng)，以正己烷為流動(dòng)相，樣品隨流動(dòng)相經(jīng)過氰基柱后，一些含硫、氮、氧等雜原子的強(qiáng)極性膠質(zhì)保留在柱上，芳烴和飽和烴從氰基柱上流出，然后進(jìn)入硅膠柱，保留下芳烴，而飽和烴直接進(jìn)入檢測(cè)器，結(jié)果飽和烴最先被檢出，其次是芳烴，最后是膠質(zhì)，各化學(xué)族組成都得到了較好的分離。

但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，膠質(zhì)正向流出的保留時(shí)間太長，降低了工作效率，因此在飽和烴和芳烴流出后，改用反沖方法將膠質(zhì)從氰基柱上沖洗下來，從而可以縮短分析時(shí)間。

2.定量校正方法
HPLC法分離得到的各族組成對(duì)應(yīng)于色譜圖上的一個(gè)峰，而每個(gè)峰是由多種化學(xué)性質(zhì)相似、折光系數(shù)不同的化合物組成(如芳烴是由單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)芳烴組成)的“混合”的單一峰。因此，每種族組成進(jìn)行定量分析的校正因子為多種化合物校正因子的加權(quán)平均值。但在實(shí)際樣品分析時(shí)，由于原料油產(chǎn)地經(jīng)常變化，且生產(chǎn)工藝中不同餾程的產(chǎn)物性質(zhì)也有差異，從而使定量方法變得非常困難。

為了滿足族組成快速測(cè)定的要求，可以認(rèn)為同一餾程產(chǎn)物的化學(xué)組成是近似的，這樣的簡化步驟可以使同一餾程油的各族組成使用相同的定量校正因子來進(jìn)行分析。該校正因子由經(jīng)典LC法與HPLC法求得。這種做法雖然可以滿足實(shí)際生產(chǎn)中族組成快速測(cè)定的要求，但中各化合物的定量校正因子并不一致。這些化合物相對(duì)含量的變化會(huì)通過定量校正因子傳遞到分析結(jié)果，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來定。

3.方法的準(zhǔn)確度和精密度
為了進(jìn)一步提高分析的準(zhǔn)確度和精密度，需要更多地積累不同產(chǎn)地和餾程的樣品進(jìn)行多種方法的對(duì)照分析，總結(jié)出適合不同產(chǎn)地和餾程的樣品定量校正方法。

用HPLC分離石油及其石油產(chǎn)品，樣品不會(huì)因蒸發(fā)溶劑而損失掉，也不會(huì)因?yàn)樯郎囟斐蓸悠返慕M成變化。該方法在實(shí)際生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用意義，HPLC作為一種高效分離分析手段，但由于缺乏合適的檢測(cè)器，定性、定量的準(zhǔn)確性存在一些問題。質(zhì)譜檢測(cè)是目前最可靠的鑒定手段，應(yīng)用前景廣闊。