專利名稱：樣品板的制作方法
樣品板 本發(fā)明涉及分析設(shè)備，更具體地，涉及一種便攜式設(shè)備和方法，其用于測量烴流體
例如原油或者原油衍生物樣品中的雜原子濃度。 這里存在著眾多來源的原油，其具有變化很大的化學(xué)和物理性能。例如，原油例如 西得克薩斯州輕質(zhì)原油(West Texas Intermediate)具有高比例的相對低沸點(diǎn)的烴成分， 而委內(nèi)瑞拉原油例如傾向于包含著更高比例的高沸點(diǎn)成分。由于原油類型的廣泛變化，因 此對于石油精煉廠來說，有利的是能夠盡可能廣泛的使用多種原油原料，目的是降低對于 任何的單個原油來源的依賴性，以及當(dāng)可用到時(shí)，還允許獲得使用低成本原料的機(jī)會。
作為它們不同的組成的結(jié)果，不同的原油在精煉廠中經(jīng)常表現(xiàn)得非常不同，因此 它們對于精煉操作和工藝裝置的影響也將是變化的。因此，對于已經(jīng)獲得的或者待獲得的 原油的分析在下面的方面中是重要的確定它適合的用途，以及對于精煉工藝和/或裝置 的任何可能的影響程度。對于精煉工藝和來自其中的產(chǎn)物的說明是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知 的，并且描述在例如由Wiley出版的Walther W. Irion和Otto S. Neuwirth的Ullmann' s Encyclopaedia of Industrial Chemistry中的標(biāo)題為"Oil Refining"的章節(jié)中。
并非不尋常的是原料是在原油仍然處于運(yùn)送中時(shí)，例如處于原油油輪中時(shí)進(jìn)行購 買的。由于沒有正確的分析數(shù)據(jù)，原油貨物的購買者必須對原料的價(jià)值進(jìn)行許多的假定，來 確定是否進(jìn)行交易。如果能夠快速的得到貨物的分析數(shù)據(jù)，以使得該結(jié)果能夠及時(shí)為潛在 的購買者獲得，則將是有利的。 對于精煉工藝產(chǎn)物的快速分析也是令人期望的。這樣的產(chǎn)物包括了在整個精煉工 藝中的中間體，瀝青，來自整個精煉工藝的產(chǎn)物(其隨后用作化學(xué)原料)和來自整個精煉工 藝的產(chǎn)物(其隨后用作燃料或者潤滑劑，或者用作燃料或者潤滑劑的混合成分，以及用作 燃料(例如航空燃料，汽油，柴油和航海燃料)和潤滑劑本身)。對于配制的產(chǎn)物、燃料和潤 滑劑的快速分析也是令人期望的，例如在終端、在管線中、在分配系統(tǒng)中或者在銷售點(diǎn)。
對原油性能的分析包括例如沸點(diǎn)范圍、酸度/堿度、瀝青質(zhì)含量、雜原子含量例如 氮和/或硫含量和芳族化合物含量。這可以通過將原油樣品傳送到裝備有適當(dāng)?shù)姆治鲈O(shè)備 的實(shí)驗(yàn)室來實(shí)現(xiàn)的。這通常需要大量的樣品，并且會是耗時(shí)的。用于分析含氮或者硫的化 合物的已知的分析技術(shù)例如包括ASTM D1552中所述的那些?？梢赃M(jìn)行在線測量，其中合適 的在線分析儀是可得的，并且其中能夠進(jìn)行這樣的測量。已知的在線分析技術(shù)包括在線氣 相色譜法和在線光學(xué)吸收和/或分光技術(shù)。但是，在線設(shè)備典型的是安裝在制造裝置的加 工設(shè)備的相關(guān)部件上，并且因此不能運(yùn)輸?shù)竭b遠(yuǎn)的地方。 對于使用小規(guī)模的裝置處理流體樣品來說，設(shè)備是可得的，其經(jīng)常被稱作"芯片上 的實(shí)驗(yàn)室(lab on a chip)"裝置。例如US2002/0187074描述了模塊化的微流體裝置，其 能夠進(jìn)行流體操作，包括過濾、分流、調(diào)節(jié)壓力、混合、計(jì)量、反應(yīng)、轉(zhuǎn)移、加熱冷卻和冷凝，并 且其能夠用在化學(xué)合成中。 KR 2003 008340描述了用于分析胺化合物的裝置，在其中一部分的該裝置能夠用 熒光官能團(tuán)對胺進(jìn)行衍生，另一部分的該裝置對該衍生的胺進(jìn)行分離，然后將其在該裝置 的另外一部分中通過光學(xué)熒光或者吸收裝置進(jìn)行檢測。
US 5， 486， 335描述了用于檢測被分析物存在的裝置，在其中基底包含了中尺度流 動系統(tǒng)，使得使用通過該中尺度流動系統(tǒng)的通道的流動的限制或者約束來檢測被分析物的 存在。 US 5， 928， 880描述了微型制作的樣品制備裝置，其用于提供小體積的測試樣品， 該樣品含有微粒成分例如用于生物和其他分析的室，該裝置包含入口、出口、流路和分離 器，該分離器除去了樣品中的微粒成分。 US 2004/0018611描述了一種微流體裝置，其包含磁性微通道來分離磁性標(biāo)記的 被分析物。 US 2003/0138359描述了用于進(jìn)行整合的反應(yīng)和分離操作的微流體裝置，其包含 了具有通道網(wǎng)絡(luò)的平坦基底、使得反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)和形成一種或多種產(chǎn)物的區(qū)域、和用于 分離反應(yīng)物和產(chǎn)物的分離區(qū)域。 EP-A-1 426 109描述了一種分析微流體儀器，其用于進(jìn)行化學(xué)和生物分析，包含 樣品基底和帶有探測器的基礎(chǔ)單元。 US 2003/0017305描述了一種制造微流體裝置的方法，在其中在聚芳醚酮基底的 不同層上印上圖案或者通道，并且加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上，使得所述層結(jié)合到一起來 產(chǎn)生微流體裝置。 WO 2007/064635描述了一種微流體裝置，其具有風(fēng)箱式泵(bellowspumps)來對 生物流體進(jìn)行有效的微流體混合。 但是，這里存在著對于方法和設(shè)備的需要，其用于分析烴混合物例如遠(yuǎn)程的原油 或者衍生自原油的工藝物流中的雜原子含量。 因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這里提供一種用于對樣品流體進(jìn)行分析的便攜式 分析設(shè)備的樣品板，該樣品板包括樣品入口、第一分離區(qū)、反應(yīng)區(qū)、第二分離區(qū)和分析區(qū)，該 樣品板適于用來 (a)將樣品流體通過第一分離區(qū)的入口供給到該樣品板；
(b)在該第一分離區(qū)中將樣品流體分離成兩個或多個級分； (c)將反應(yīng)物與樣品流體的一個或多個級分轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)中，其中能夠保持條件
使得反應(yīng)物與樣品流體的一個或多個級分之間能夠發(fā)生反應(yīng)，來產(chǎn)生產(chǎn)物流體； (d)將該產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到第二分離區(qū)中，在其中將產(chǎn)物流體分離成為兩個或多個
級分； (e)將該產(chǎn)物流體的一個或多個級分轉(zhuǎn)移到分析區(qū)中，其適于用來分析該一個或 多個產(chǎn)物流體級分。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這里提供了一種使用這樣的設(shè)備來分析樣品流體的方 法。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這里提供了一種通過將烴流體加入到樣品板的樣品入口
來測量該烴流體中的含氮和/或硫的化合物含量的方法，該樣品板包括樣品入口、任選的 第一分離區(qū)、反應(yīng)區(qū)、任選的第二分離區(qū)和分析區(qū)，該樣品板包括第一和第二分離區(qū)中的至
少一個，該方法包括步驟 (a)將樣品流體通過樣品入口加入到該樣品板中； (b)任選地將該樣品流體轉(zhuǎn)移到第一分離區(qū)中，在其中將該烴流體分離成為兩個或多個級分； (c)將來自步驟(a)的樣品流體或者來自步驟(b)的其級分轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)中，在 其中將它與反應(yīng)物接觸來產(chǎn)生產(chǎn)物流體，該產(chǎn)物流體含有單一種類的含氮和/或硫的化合 物，該化合物是由樣品流體或者其級分中的含氮和/或硫的化合物與反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)而形 成的； (d)任選地將該產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到第二分離區(qū)，在其中將該產(chǎn)物流體分離成為兩個 或多個級分； (e)分析來自步驟(d)的產(chǎn)物流體或者其級分，來測量存在于其中的單一種類的 含氮和/或硫的化合物的含量， 其中該方法包括分離步驟(b)和(d)中的至少一個。 樣品板可以與基礎(chǔ)部分(base portion)合并來形成一種便攜式分析裝置。該便攜 式分析裝置被設(shè)計(jì)成為可易于運(yùn)輸?shù)模允沟梅治霾痪窒抻趯?shí)驗(yàn)室或者制造位置場合。例 如，它可以容易地運(yùn)輸和用于下面的流體含量分析中遠(yuǎn)處的儲油罐、船運(yùn)貨物、鐵路貨車 或者公路油罐車。 在使用中，將樣品流體通過樣品入口加入到樣品板中，其中它被導(dǎo)入到反應(yīng)區(qū)中， 或者任選地導(dǎo)入到布置在該入口和反應(yīng)區(qū)之間的分離區(qū)中，在其中該樣品流體可以被分離 成為兩個或多個級分，其中的至少一個可以供給到反應(yīng)區(qū)中。在樣品板的不同部分之間流 體連通的裝置典型的是微流體通道的形式。 該樣品板還包括用于將反應(yīng)物轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)中的裝置。在一種實(shí)施方案中，在供 給到反應(yīng)區(qū)之前，將反應(yīng)物與樣品流體或者其級分進(jìn)行接觸?？蛇x擇的，該樣品流體(或者 其級分)與反應(yīng)物可以分開供給到反應(yīng)區(qū)中。 反應(yīng)區(qū)適于發(fā)生反應(yīng)，例如通過保持在高溫和/或通過確保反應(yīng)物和流體樣品的 徹底混合。在一種實(shí)施方案中，反應(yīng)區(qū)包括攪拌裝置來確保有效的混合反應(yīng)物和流體樣品 或者其級分。例如通過使用攪拌器例如磁攪拌器，可以由位于該設(shè)備基礎(chǔ)部分中的合適的 驅(qū)動裝置(actuating devices)來提供對其的控制。在一種可選擇的實(shí)施方案中，當(dāng)反應(yīng) 物和流體樣品或者其級分被供給到反應(yīng)區(qū)中時(shí)，反應(yīng)區(qū)適于確保產(chǎn)生足夠的紊流。在另外 一種實(shí)施方案中，反應(yīng)物和流體樣品是逆流供給的。反應(yīng)區(qū)精確的尺寸，以及與其相關(guān)的任 何的流體通道，尤其取決于流體樣品、反應(yīng)物的性質(zhì)，以及它們到反應(yīng)區(qū)中的供料速度。
流體樣品或者其級分與反應(yīng)物之間的反應(yīng)產(chǎn)生了一種產(chǎn)物流體。該產(chǎn)物流體可以 直接供給到分析區(qū)中?？蛇x擇的，它可以供給到分離區(qū)中，在其中該產(chǎn)物流體被分離成為兩 個或者多個級分(two of morefractions)，其中的至少一個被供給到分析區(qū)中。
樣品板包括至少一個分離區(qū)。任選的，這里可以有大于1個的分離區(qū)，例如兩個分 離區(qū)，在其中一個位于反應(yīng)區(qū)的上游，一個位于下游。反應(yīng)區(qū)上游的分離典型的被用來確保 僅僅對該流體樣品的期望級分進(jìn)行分析。反應(yīng)器下游的分離典型的被用來確保僅僅對感興 趣的具體級分進(jìn)行分析。 分離可以依靠微流體分餾或者微蒸餾裝置來實(shí)現(xiàn)，該裝置用于根據(jù)組成成分的沸 點(diǎn)來分餾流體。在一種可選擇的實(shí)施方案中，分離可以通過在載體氣體或者液體的存在下 將樣品流體(或者其級分)或者產(chǎn)物流體(或者其級分)供給通過固相分離介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)， 其能夠?qū)崿F(xiàn)分離成兩個或多個級分，基于特性例如極性。級分的組成將取決于固相分離介質(zhì)(經(jīng)常稱作固定相)的表面特性。被分離的成分然后可以獨(dú)立的進(jìn)行分析，例如在同樣的分析區(qū)(例如光學(xué)分析區(qū))，或者在不同的分析區(qū)中進(jìn)行分析。 在被使用的情況下，微蒸餾裝置可以是一種微型工程裝置，其包含了用于蒸發(fā)流體樣品的微加熱器，合適的通道例如毛細(xì)管，蒸發(fā)的樣品穿過該通道，或者一系列的通道，來實(shí)現(xiàn)氣液交換(例如在逆流裝置中)，合適的冷凝區(qū)(典型的是冷卻區(qū)，例如微型冰箱)，已經(jīng)向上通過所述通道的蒸發(fā)的樣品在該冷凝區(qū)上冷凝，該冷凝區(qū)任選的裝備有微型傳感器來測量樣品在該冷凝區(qū)的冷凝，其在一種實(shí)施方案中可以是光學(xué)傳感器。微蒸餾裝置可以是微型制作的分離裝置，例如在硅晶片上的。 在使用固體固定相進(jìn)行分離的情況下，該分離區(qū)可以處于腔室或者通道的形式，其含有具有期望的表面特性的固體固定相。典型的使用溶劑來幫助將流體(例如樣品流體或者產(chǎn)物流體)分離成為期望級分。在一種實(shí)施方案中，溶劑的極性可以隨時(shí)變化來改進(jìn)分離。這可以例如通過將相對非極性與相對高極性的流體進(jìn)行混合來隨時(shí)間改變極性而實(shí)現(xiàn)。對腔室的形狀和尺寸，固體的量和固體粒子的形狀和大小，以及溶劑的選擇進(jìn)行選擇，來確保在分離之間保持一種平衡，這有效保證準(zhǔn)確的結(jié)果，以及還足夠快來允許進(jìn)行快速的分析。 本發(fā)明的樣品板特別適于分析復(fù)雜流體樣品。復(fù)雜流體是一種包含了多種不同成分的流體。復(fù)雜流體的例子包括含有多種烴類的那些，例如原油、由原油精煉廠所產(chǎn)生的工藝物流和產(chǎn)物物流、和來自費(fèi)托合成工藝的產(chǎn)物物流。 分析區(qū)接收產(chǎn)物流體，或者從其中分離的級分。分析區(qū)適于帶有一個或多個傳感器來進(jìn)行期望的分析，或者適于使一個或多個傳感器位于其他地方例如位于基礎(chǔ)部分中，來進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y量。 可能與便攜式設(shè)備相關(guān)的分析裝置的例子包括微導(dǎo)電率/電容裝置(例如用于測量酸度)，微流變裝置(例如用于粘度)，微質(zhì)譜儀，微振蕩器裝置(例如用于測量沸點(diǎn)曲線)，微-GC或者微-LC裝置(例如用于氣相或者液相成分的色譜法分離和分析)，和光學(xué)分析裝置，該光學(xué)分析裝置適于例如在近紅外(NIR)，離子遷移率/微分遷移率，聲學(xué)_光學(xué)，聲學(xué)，UV-可見光和中紅外(MIR)波長中的測量。任選的，該便攜式設(shè)備適于進(jìn)行大于一種的分析，例如具有大于一種的與樣品板上的大于一個的分析區(qū)相關(guān)的分析裝置。
合適的微振蕩器描述在US 5， 661， 233和US 5， 827， 952中。用于測量NIR光譜的合適的光學(xué)分析裝置包括馬薩諸塞州Axsun Technologieslnc.生產(chǎn)的Axsun NIR-APS分析儀。合適的微-GC裝置包括SiemensMicroSAM方法GC或者SLS微-工藝GC。合適的微離子遷移率/微分遷移率分光計(jì)包括Sionex microDMx。 在合適的微型裝置不可得的情況下，該便攜式設(shè)備可以與其他便攜式分析儀，特別是產(chǎn)生元素?cái)?shù)據(jù)的那些，例如便攜式X射線熒光(XRF)光譜和激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)一起使用，來提高能夠用于分析液體樣品的技術(shù)的數(shù)目。例如，XRF可以提供對于例如原油級分樣品的硫和金屬含量的分析。合適的，便攜式XRF分析儀包括獲自O(shè)XFORD儀器的那些。
在一種實(shí)施方案中，樣品板的分析區(qū)適于進(jìn)行光學(xué)分析，其中它可以允許將一種或多種波長的電磁輻射(EMR)導(dǎo)入其中，以及允許EMR透射過樣品和/或被樣品反射來從該分析區(qū)中發(fā)射。這可以通過使用窗來實(shí)現(xiàn)，該窗對于所使用的EMR是適宜的透明的。例如，在使用可見光EMR波長的情況下，玻璃或者石英窗子是合適的。
在分析區(qū)用于光學(xué)分析的情況中，該便攜式分析設(shè)備包含光學(xué)分析裝置，其具有 相關(guān)的傳感器，該傳感器能夠?qū)⑼干溥^樣品板分析區(qū)的內(nèi)容物和/或被該內(nèi)容物反射的電 磁輻射(EMR)轉(zhuǎn)化成為電子信號。該光學(xué)分析裝置還包含EMR源。光學(xué)分析區(qū)的內(nèi)容物對 于EMR的吸收可以在具體的波長或者在一定波長范圍內(nèi)進(jìn)行測量，來監(jiān)控具體的化合物、 一定范圍內(nèi)的化合物或者具體類型的分子物質(zhì)。 在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，樣品板是可置換的，這樣在一個分析之后可 以將它從基礎(chǔ)部分中除去，并且用另一個樣品板置換，因此避免了樣品之間的污染。置換下 來的樣品板然后可以清潔來隨后重新使用，或者如果不能通過清潔來消除污染的風(fēng)險(xiǎn)，則 將其丟棄?？梢蕴峁└郊b置(attachment means)，例如預(yù)制式接頭(click-fit)類型連 接器或者嵌入式(slot in)類型連接器，例如使用導(dǎo)桿。 便攜式設(shè)備的與樣品或者其他流體例如沉淀物或者溶劑進(jìn)行接觸的零件優(yōu)選位 于樣品板上，而復(fù)雜的、昂貴的或者難以制作或者置換的裝置優(yōu)選位于便攜式設(shè)備的基礎(chǔ) 部分中。因此，分析裝置例如EMR傳感器，EMR源，泵和閥門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于控制驅(qū)動和分 析次序的微處理器等等優(yōu)選位于便攜式設(shè)備的基礎(chǔ)部分中。這確保了該裝置的可重新使用 的零件不遭受例如由污染或者清潔而造成的損壞，或者不遭受由于樣品板的丟棄而造成的 損失，因此使得成本最低。 該便攜式設(shè)備典型的具有合適的泵送和測量裝置，并且還具有閥門，來將不同的 流體導(dǎo)入到使用中的樣品板的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域中。相關(guān)的驅(qū)動和驅(qū)動設(shè)備典型的位于基礎(chǔ)部分 中。合適的微泵包括隔膜泵(diaphragm pump)，蠕動泵(peristaltic pumps)，旋轉(zhuǎn)泵，齒 輪泵和活塞泵。另外，可以使用空氣泵(其從周圍大氣中抽取空氣)來將液體轉(zhuǎn)移到板周 圍，和/或來沖洗相關(guān)的轉(zhuǎn)移線或者區(qū)例如反應(yīng)和分析區(qū)。泵可能適于測量流體的體積，以 便能夠獲得準(zhǔn)確的定量信息。 該便攜式設(shè)備合適地適于使得能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的分析和體積測量信息的處理，以及 能夠提供電子或者印刷輸出形式的結(jié)果。這可以用微處理器來實(shí)現(xiàn)，該微處理器能夠運(yùn)行 合適的程序來保證將正確體積的流體以正確的次序泵送到樣品板的周圍。在一種實(shí)施方案 中，該微處理器是可編程的，目的是能夠改進(jìn)現(xiàn)有的分析、泵送和次序程序，或者能夠?qū)τ?不同的樣品進(jìn)行不同的分析。 在一種實(shí)施方案中，該便攜式設(shè)備可能適于使得能夠使用合適的加熱或冷卻裝置 對該樣品板的不同部分進(jìn)行加熱或者冷卻。這些也可以連接到處理器，以使得它們能夠根 據(jù)需要開啟或者關(guān)閉。因此，例如，反應(yīng)區(qū)可能適于來容納位于基礎(chǔ)部分中的加熱元件，并 且這使得反應(yīng)區(qū)中的溫度升到所需的反應(yīng)溫度。 一個或多個分離區(qū)也可能適于例如來提供 溫度斜率，以使得能夠依次除去分離區(qū)中的樣品流體和/或產(chǎn)物流體的不同級分，或者來 控制微蒸餾裝置的溫度。溫控裝置可以位于該樣品板上，例如具有與待加熱的樣品板的區(qū) 域或區(qū)相關(guān)的電阻加熱元件或者絲，并且其與位于例如便攜式設(shè)備的基礎(chǔ)部分中的電功率 源接合(interface)?？蛇x擇的，該樣品板可能適于來容納位于基礎(chǔ)部分中的溫控裝置，以 使得能夠?qū)崿F(xiàn)期望的溫度控制。 該便攜式設(shè)備可以包含，或者可以至少相容于，無線通訊，例如無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以 及還相容于遠(yuǎn)程通訊裝置，例如基于人造衛(wèi)星的數(shù)據(jù)通訊，以使得分析結(jié)果能夠容易的傳 輸給潛在的購買者，同時(shí)降低該潛在購買者獲得該分析數(shù)據(jù)的時(shí)間長度。
使用本發(fā)明的便攜式設(shè)備僅僅需要少量的液體樣品，典型的是小于20ml，優(yōu)選是10ml或者更少。 該便攜式設(shè)備可能適于來存儲液體樣品，反應(yīng)物和任選的任何的其他用于液體樣品分析中的試劑，例如用于促進(jìn)液體樣品與反應(yīng)物混合的溶劑、用于提高反應(yīng)速率的催化劑，或者任何其他的試劑，該試劑用于能夠在該樣品板上進(jìn)行的進(jìn)一步的分析或者樣品處理。 將流體樣品、反應(yīng)物和/或任何的其他流體試劑存儲在樣品板上有助于使得材料
量最小化，這樣該樣品板能夠具有足以進(jìn)行所期望的分析的量，并且防止了在需要遠(yuǎn)離實(shí)
驗(yàn)室的分析時(shí)，運(yùn)送大量的試劑容器的需要。在一種實(shí)施方案中，不同的樣品板可以具有不
同的液體，該液體對于分析不同的樣品而言是需要的。因此，單個便攜式設(shè)備可以具有多個
不同的樣品板，該樣品板適于進(jìn)行不同的分析，但是其能夠連接和用于單個的便攜式設(shè)備
中。這使得能夠使用單個便攜式設(shè)備但是不同的樣品板來連續(xù)的進(jìn)行不同的分析。在這種
方式中，僅僅需要存儲用于具體分析的以及該分析所需量的具體的流體或者試劑。 在樣品板不適于存儲試劑的情況中，則該樣品板適于接收來自外部試劑源的試
劑，該試劑源例如位于設(shè)備的基礎(chǔ)部分中或者位于試劑瓶中或者其他存儲裝置中，例如試
劑填充的注射器，任選相關(guān)于微泵來泵送和測量供給到樣品板的試劑的體積。在一種實(shí)施
方案中，試劑儲存器可以是注射器的筒，其與柱塞一起，充當(dāng)活塞泵。 能夠用于制造樣品板的合適的材料包括陶瓷，金屬，玻璃，聚合物材料，或者其兩種或更多種的組合。特別合適的是能夠注射模塑的聚合物材料。優(yōu)選該樣品板是抗?jié)B析或者其他降解效應(yīng)(其是由樣品流體，溶劑，沉淀物或者分析中所用的任何其他流體的作用引起的)。對于原油或者精煉工藝產(chǎn)物的分析而言，特別合適的聚合物材料包括聚醚醚酮(PEEK)，聚苯硫(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)，其在原油和其他烴基產(chǎn)物存在下表現(xiàn)出良好的抗降解和滲析性能。 該便攜式設(shè)備的不同部件和裝置是適于微型制作的，在其中將技術(shù)例如微模塑、放電加工或者激光微加工用于它們的制作中，例如用于在樣品板中切割或者蝕刻微流體通道，以及用于微閥或者微泵的制造。微型制作的部件還包括通過微芯片工業(yè)中所用的技術(shù)來制造的那些，例如傳感器和微處理器。 傳感器典型的被用來產(chǎn)生響應(yīng)激勵的電信號，該激勵是例如與樣品流體、沉淀物溶液的接觸，或者何時(shí)暴露于EMR。這種電信號被輸入到相關(guān)的電子組件中，該組件將輸入的信號轉(zhuǎn)化為被測量性能的值。 因?yàn)楸景l(fā)明的便攜式分析設(shè)備部件的相對小的尺寸，因此所需的功率也是相對低的。因此，該便攜式分析設(shè)備可以由合適的電池(或者電池組)來運(yùn)行，優(yōu)選是可充電電池，并且該電池不需要過重，以免影響設(shè)備的便攜性。 本發(fā)明的樣品板和便攜式設(shè)備能夠有利的用于分析復(fù)雜流體，例如與石油或石化工業(yè)相關(guān)的流體，例如用于石油開采、生產(chǎn)、精煉或者石化生產(chǎn)領(lǐng)域中。因此烴類流體，勘探流體，精煉廠原料，精煉廠中間產(chǎn)物，精煉產(chǎn)物例如燃料或者潤滑劑，用作這樣的流體的處理的流體或者作為這樣的流體的添加劑使用的流體。 優(yōu)選該精煉廠原料是原油或者原油的混合物，任選的還包含或者混合有一種或多種合成原油成分、生物成分或者中間體成分，例如殘油成分或者裂化原料成分。
反應(yīng)物可以包含單個化合物或者大于一種的化合物。催化劑也可以供給到，或者 可以存在于，反應(yīng)區(qū)中，其能夠減少反應(yīng)物與樣品流體或者其級分之間的反應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致降 低總分析時(shí)間。溶劑可以加入來促進(jìn)供給到反應(yīng)區(qū)中的成分之間的混合。這典型的是如下 來實(shí)現(xiàn)的通過溶解全部的單獨(dú)的流體來產(chǎn)生單個液體相，或者通過使能夠乳化來提高不 可混溶的流體之間的混合。 在另外一種實(shí)施方案中，相轉(zhuǎn)移催化劑或者表面活性劑可以與溶劑一起使用或者 代替溶劑。能夠充當(dāng)相轉(zhuǎn)移催化劑或者表面活性劑的化合物的例子包括單、二或者三烷基 銨或者烷基轔鹽，特別是具有至少一個長烴鏈的那些，例如具有6或者更多個碳原子，優(yōu)選 10或者更多個原子。在本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案中，該樣品流體是原油衍生的烴類物流， 氧化劑是含水的過氧化氫，酸是磷鎢酸。加入二 (十八烷基)二甲基氯化銨有助于穩(wěn)定該 乳液。這被認(rèn)為是由于形成了磷鎢酸的二 (十八烷基)二甲基銨鹽，這樣有機(jī)十八烷基鏈 在烴基樣品流體中賦予了更大的溶解性，而磷鎢酸鹽陰離子保持了在混合物含水部分中的 可溶性。 在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，樣品板和便攜式設(shè)備被用于測量流體樣品例如原油 或者來自原油精煉廠的工藝物流樣品中的含氮和/或硫的化合物的濃度。在硫的情況中， 這里存在著許多類型的與原油有關(guān)的含硫化合物，并且測量總硫含量典型的是一種復(fù)雜過 程，需要單獨(dú)的分析幾種已知的化合物，涉及到詳細(xì)的和耗時(shí)的校準(zhǔn)和分析。所以，在本發(fā) 明的方法中，將含硫化合物轉(zhuǎn)化成單個的含硫化合物或者轉(zhuǎn)化成單一種類的含硫化合物。
作為一個例子，在原油精煉廠的柴油燃料生產(chǎn)中，甚至在凈化或者精制 (polishing)工藝?yán)缂託淞鸦图託涮幚碇?，在原油中存在的噻吩化合物傾向于保持 存在于用來產(chǎn)生柴油燃料的工藝物流中。因此重要的是知道在最終的柴油燃料中這樣的含 硫化合物的總濃度，目的是確定該燃料是否滿足相關(guān)的規(guī)格。

圖1中顯示了可能存在于精煉物流和柴油燃料中的噻吩化合物的例子，并且包 括了噻吩，苯并-[b]-噻吩，二苯并噻吩，萘并_[2，3-b]_噻吩，萘并_[2， l-b]-噻吩和萘 并-[l，2-b]-噻吩。這樣的化合物可以氧化成相應(yīng)的包含S = 0鍵的砜，其能夠使用光學(xué) 技術(shù)，例如UV-可見光，紅外或者近紅外吸收技術(shù)來容易的探測和量化。圖2顯示了相應(yīng)于 圖1的噻吩化合物的砜。 因此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，反應(yīng)物是氧化劑，并且流體樣品是原油或者由 原油精煉工藝而形成的組合物，其包含了一種或多種含硫的化合物，例如一種或多種噻吩 化合物，其能夠氧化成為相應(yīng)的砜。在另一種實(shí)施方案中，樣品流體是加氫處理之前或者之 后的柴油燃料。 該反應(yīng)物應(yīng)當(dāng)能夠有效的和快速的引起氧化，目的是降低反應(yīng)和分析所花費(fèi)的總 時(shí)間。高酸、過氧化物和氫過氧化物是能夠使用的氧化劑的例子，例如是無機(jī)離子的過氧化 物鹽，例如過硫酸鹽，高氯酸鹽，高溴酸鹽或者高碘酸鹽。能夠使用的氧化劑另外的例子包 括二氧化硒，硫酸，臭氧，Ru04和0s04。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別是當(dāng)與溶劑一起使用來提高含水過氧 化物與疏水性流體樣品(例如原油或者由其精煉而形成的組合物)之間的混合時(shí)，對于將 噻吩硫部分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的砜來說，過氧化氫是一種特別有效的和快速起效的氧化劑。該溶 劑可以選自甲苯、甲醇、二氯甲烷和庚烷中的一種或多種。 催化劑可以任選的使用來提高反應(yīng)物與液體樣品之間的反應(yīng)速率。因此，在將過
11氧化氫用作柴油燃料或者其前體的液體樣品的反應(yīng)物的情況中，可以將酸用作催化劑來提 高噻吩氧化成相應(yīng)的砜的速率。特別適于使用的酸包括硫酸和雜多酸中的一種或多種，例 如硅鴇酸和磷鴇酸。 供給到反應(yīng)區(qū)中的流體可以分開的供給到其中?？蛇x擇的，在供給到反應(yīng)區(qū)之前， 兩種或多種流體可以進(jìn)行預(yù)混。 因?yàn)榭色@自本發(fā)明的便攜式設(shè)備的分析是快速的，因此分析能夠被更經(jīng)常地獲得 和/或能夠用于工藝優(yōu)化。例如，該便攜式分析設(shè)備可以用在精煉廠中，并且能夠?qū)珶捲?料例如精煉廠產(chǎn)生的(來自兩種或多種可用的來源)的原油混合物進(jìn)行定期的分析，以使 得精煉配置能夠優(yōu)化混合。另外，該便攜式分析設(shè)備可以用于檢驗(yàn)運(yùn)輸?shù)骄珶拸S或者混合 位置的原料的一致性和/或品質(zhì)和/或可以用于提供混合和工藝精煉優(yōu)化模型的輸入的原 料品質(zhì)和性能數(shù)據(jù)的在線測量。 在本發(fā)明的便攜式設(shè)備用于原油分析的情況中，例如在鉆探位置的"井口 (well-head)"上，在不同的井口可以操作許多的設(shè)備，其使用共用輸送機(jī)構(gòu)例如共用管線 來提供來自每個井的原油的分析。單個原油的分析和適當(dāng)?shù)捻樞虬才趴梢垣@得最終原油混 合物的更優(yōu)化的組成。此外，通過重復(fù)的分析來自不同井口的原油，單個原油的經(jīng)時(shí)變化可 以用來預(yù)測對所生產(chǎn)的原油混合物的影響，或者影響該混合來保持原油混合物恒定品質(zhì)。
類似的，在便攜式分析設(shè)備用于分析衍生自精煉工藝的產(chǎn)物的情況中，它可以用 來檢查在下面位置上的產(chǎn)物的一致性和品質(zhì)在精煉廠，或者在隨后的位置例如在化工廠 本身，在燃料混合終端設(shè)備中或者在含燃料的罐中，例如在燃料油輪中或者在機(jī)場、船塢的 固定罐中，或者在汽油站前院。
本發(fā)明通過附加的非限定性實(shí)施例和附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說明，其中 圖1表示了在原油或者源自其中的精煉工藝物流中可能存在的噻吩物質(zhì)例子的
結(jié)構(gòu)式。 圖2表示了對應(yīng)于圖1的噻吩物質(zhì)的砜的結(jié)構(gòu)式。 圖3是一種樣品板的分解示意圖，該樣品板用于測量在原油來源的樣品流體中的 噻吩硫。 圖4是本發(fā)明樣品板的俯視圖，在其中突出顯示了通道(其涉及到反應(yīng)物、溶劑和 樣品流體的引入)、分離區(qū)和反應(yīng)區(qū)。 圖5是圖4所示的同樣的樣品板的俯視圖，在其中突出顯示了廢物通道。
圖6，7，8和9表示了在分析周期的不同階段中，圖4和5的樣品板的微閥的位置。
圖IO表示了 UV/可見光分析室，其與本發(fā)明便攜式設(shè)備的樣品板和相應(yīng)的基礎(chǔ)部 分一起使用。 圖ll舉例說明了一種可選擇的UV/可見光分析室，其與本發(fā)明便攜式設(shè)備的樣品 板和相應(yīng)的基礎(chǔ)部分一起使用。 圖1表示了噻吩硫化合物類的例子，該化合物可以存在于原油精煉工藝物流中， 并且其可以在衍生自其中的柴油燃料中終結(jié)。圖2表示了相應(yīng)的砜，其是作為如前所述的 氧化反應(yīng)的結(jié)果而產(chǎn)生的，其的S = 0在UV/可見光光譜區(qū)域中是強(qiáng)吸收的。
圖3表示了本發(fā)明的樣品板1的分解圖，并且其能夠用于測量烴樣品中的噻吩硫， 該烴樣品是例如原油樣品、由精煉原油而形成的組合物、或者預(yù)_或者后_加氫處理的柴油
12燃料。該樣品板是由三個次級板2、3和4制成的。 次級板2通常包含用于樣品注射(在這種情況中是柴油)的入口 18，用于反應(yīng)物 的入口 21，以及濃縮區(qū)36 (在次級板3上標(biāo)出)的通氣口 37，并且其還充當(dāng)了注射器的插 入點(diǎn)，該注射器用于從濃縮區(qū)中提取樣品。該樣品板包含兩組孔，用于從設(shè)備基礎(chǔ)部分接納 加熱元件，其第一個26包圍著反應(yīng)區(qū)25，其第二個52包圍濃縮區(qū)36。
次級板3通常包含微流體轉(zhuǎn)移通道8， 9， 14， 19， 20， 22， 23， 24， 29， 31， 34， 35， 38和 51，包含兩個分離柱的分離區(qū)10，包含單個分離柱的分離區(qū)32，反應(yīng)區(qū)25，木炭過濾器床 16，用于該木炭過濾器床的通氣口 17，和濃縮區(qū)36的開口 ，其的主要部分處于次級板3的體 內(nèi)，并且在這個圖中看不見。次級板3還包含反應(yīng)物入口 21的其余部分(其通向微流體通 道22)和庚烷入口 6(其通向微流體通道19)。 次級板4通常包含廢物儲存器15，導(dǎo)向其中的微流體通道14，20，27，34和51，以 及庚烷(一種溶劑)儲存器5，和庚烷/1%甲醇(第二溶劑)混合物的儲存器28。該次級 板還包含著容納微閥7， 13， 30， 33的凹進(jìn)處。 圖4表示了圖3所示的相同的樣品板1的俯視圖。突出顯示的是通道(其涉及通
過入口的樣品、溶劑和反應(yīng)物的流動)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)，并且其存在于次級板3中。圖5是
與圖4相同的樣品板的圖，在其中突出顯示了次級板4中通向廢物儲存器15的通道。 下文提供該樣品板如何用在柴油燃料樣品中的噻吩硫分析的說明。 該樣品板包含第一 10和第二 32分離區(qū)，其一個位于反應(yīng)區(qū)25的上游，另一個位
于反應(yīng)區(qū)的下游。 該反應(yīng)器預(yù)先用充當(dāng)相-轉(zhuǎn)移催化劑的10mg的[((CH3)2(C18H37)2)N]3[PW1204。]進(jìn) 行了填加。對閥門13進(jìn)行布置，以使得30%的H202溶液(反應(yīng)物，在這種情況中是一種氧 化劑)能夠從儲存器(未示出)通過反應(yīng)物入口 21，通過微流體通道22和微閥13供給來 填充反應(yīng)物回路23 (其設(shè)計(jì)來保持25 ii 1的該氧化劑溶液)，然后供給到廢物通道14中。 當(dāng)該回路填充之后，然后旋轉(zhuǎn)所述的閥門，其密封了 25ul的回路的過氧化氫溶液，并且允 許任何的離開分離區(qū)10的流體進(jìn)入到微流體通道14中，其依次導(dǎo)向廢物儲存器15。微閥 13包含兩個閥門通道(62和63，圖7中表示)，其連接了不同的微流體通道，這取決于該閥 門的位置，在下面涉及圖7時(shí)進(jìn)一步討論。 庚烷溶劑然后從庚烷儲存器5通過庚烷入口 6，通過微流體通道8泵送到微閥7。 將微閥7設(shè)定在這一點(diǎn)，來使得庚烷通過微流體通道9并且進(jìn)入分離區(qū)10中。分離區(qū)10 包含兩個分離柱ll和12，該分離柱是用平均粒度45ym的硅膠固定相(在這種情況中是 Supelclean 填充的)。該柱將包含噻吩硫化合物的級分與一個或多個包含其他芳族或者 脂肪族化合物和其他非噻吩硫化合物的級分進(jìn)行分離。庚烷連續(xù)通過微閥13，對其進(jìn)行布 置來使得庚烷進(jìn)入通道14，通道14導(dǎo)向廢物儲存器15。該廢物儲存器具有木炭吸收劑床 16來防止溶劑蒸發(fā)通過通氣口 17逸出。在這種方法中，所用的庚烷的體積是1.5ml，引入 庚烷并且調(diào)整分離區(qū)花費(fèi)的時(shí)間是5分鐘。來自填充的注射器的樣品流體被通過樣品入口 18沿著通道19供給到微閥7中。除了使得庚烷從通道8傳送到通道9之外，微閥7的位 置還使得樣品流體從通道19傳送到通道20，該后者通向了廢物儲存器15。微閥7是這樣 設(shè)計(jì)的，以使得保持在其中的樣品流體的體積是2iU。微閥7包含了兩個閥門通道(60和 61，圖6所示)，其連接到不同的微流體通道，這取決于該閥門的位置，在下面涉及圖6時(shí)進(jìn)一步討論。 轉(zhuǎn)換閥門7來使得微閥通道之一中的2 1樣品流體與庚烷填充的通道8和9對 準(zhǔn)(aligned)。然后將另外的庚烷(1ml)供給到樣品板中，其推動所述的2 樣品流體通 過分離區(qū)10。在閥門13的通道中多余的反應(yīng)物被沖洗到通道14，通道14通向廢物儲存器 15。當(dāng)樣品流體供給到第一分離區(qū)10中時(shí)，它被分離成為多個級分。包含噻吩成分以及其 他多芳族化合物分子的級分所用的洗提時(shí)間是基于前面所確定的駐留時(shí)間停留時(shí)間的。但 是，可以使用探測器例如UV、 NIR或者M(jìn)IR探測器來確定該噻吩級分何時(shí)從分離區(qū)洗提。
在當(dāng)柴油燃料樣品的相關(guān)級分從分離區(qū)中洗提出來并且任何的不期望的級分 (其先于所期望的級分)已經(jīng)通過閥門13傳輸?shù)綇U物通道14時(shí)的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換微閥13來使 得庚烷溶劑和樣品級分流動通過反應(yīng)物回路23，并且該合并的混合物流入到通道24中，該 通道24通向反應(yīng)區(qū)25，并且其包含了 10mg的催化劑。該反應(yīng)區(qū)被位于設(shè)備的基礎(chǔ)部分中 電阻加熱元件包圍，并且其被安裝到樣品板中鄰近反應(yīng)區(qū)的狹槽26中，并且其在其中保持 了大約75t:的溫度。將反應(yīng)區(qū)中的混合物在此保持5分鐘，來形成包含砜的產(chǎn)物流體。該 反應(yīng)區(qū)具有排出通道27，其通向廢物儲存器15，其能夠除去反應(yīng)區(qū)中過量的庚烷，以及能 夠?qū)⒄羝麖姆磻?yīng)區(qū)中逸出。 與此同時(shí)，當(dāng)反應(yīng)混合物保持在反應(yīng)區(qū)中時(shí)，將庚烷和1 %甲醇的混合物從儲存器 28中泵送，并且進(jìn)入蜿蜒的微流體通道29中。該蜿蜒的設(shè)計(jì)允許將相對高的預(yù)定體積的庚 烷/甲醇第二混合物(在這種情況中是260iU)以一種空間有效的方式精確的存儲在入口 28和微閥30之間的板上。 在這一時(shí)刻，對微閥30進(jìn)行布置，以使得庚烷/甲醇混合物沿著通道31前進(jìn)，并 且進(jìn)入到第二分離區(qū)32中。該第二分離區(qū)32包含單個柱，其填充有平均粒度為45ym的 固體固定相硅膠例如SupelcleanTM，其從反應(yīng)區(qū)分離了包含產(chǎn)物流體的砜組分的級分。通 過庚烷/甲醇溶劑調(diào)整固體固定相。然后使溶劑通過分析區(qū)(未示出)，分析區(qū)在這種情 況中是一種裝備有適于UV/可見光光學(xué)分析的石英窗的室。在這一時(shí)刻，獲得了背景光譜。 溶劑繼續(xù)通過微閥33，并且經(jīng)由通道34進(jìn)入廢物儲存器15。 然后轉(zhuǎn)換微閥30，然后反轉(zhuǎn)泵(該泵用于將庚烷/甲醇溶劑從入口 28供給到微流 體通道29中)，目的是將反應(yīng)區(qū)中的內(nèi)容物從反應(yīng)區(qū)，通過微流體通道35推進(jìn)到蜿蜒的微 流體通道29中。然后將微閥30恢復(fù)到它以前的位置上，并且用泵將反應(yīng)區(qū)內(nèi)容物通過通道 31推入到第二分離區(qū)32中，在這里將反應(yīng)區(qū)中所形成的產(chǎn)物流體分離成多個級分，其中之 一包含了砜。流體通過UV/可見光室傳輸，在這里可以檢測砜。當(dāng)該含砜的級分到達(dá)微閥 33時(shí)，轉(zhuǎn)換該閥門，以使得該級分能夠通過通道38傳輸?shù)綕饪s區(qū)36中，該濃縮區(qū)處于一種 通常圓柱形的腔室形式中，并且具有錐形的底部(base)。該濃縮區(qū)被樣品板中的凹進(jìn)處或 者孔所包圍，該凹進(jìn)處或者孔接納了位于設(shè)備基礎(chǔ)部分中的電阻加熱元件，這類似于用于 加熱該反應(yīng)區(qū)的那些。該濃縮區(qū)還具有通氣口 37來使蒸汽逸出。濃縮區(qū)的目的是使得甲醇 /庚烷溶劑蒸發(fā)，并且因此來濃縮存在于供給到其中的產(chǎn)物流體級分中的砜，通過加熱來提 高其的速率。錐形底部是有利的，這是因?yàn)闈饪s產(chǎn)物級分的樣品可以更容易的用通過通氣 口 37插入的注射器除去，并且如果期望，則用于進(jìn)一步的分析，例如通過GC或者GCMS進(jìn)行 分析。通過適當(dāng)?shù)母淖兾㈤y33的位置來將其余的產(chǎn)物級分供給到廢物儲存器。該完全的 程序花費(fèi)了 25分鐘。通道51在濃縮區(qū)36和廢物儲存器15之間提供了通道。
所述的板還包含眾多的螺釘或者螺栓孔，圖5中表示了其中的兩個50。 應(yīng)當(dāng)注意的是樣品的不同部分可以在不同的壓力條件下操作。因此，
在這個實(shí)施例中，直到(up to)反應(yīng)器的樣品板(其并入有第一分離區(qū)IO和微
閥13)是在3barg(0.4MPa)的壓力操作的，而并入第二分離區(qū)中的樣品板的部分在
3-10barg(0.4-l. IMPa)的壓力下操作。濃縮區(qū)和廢物儲存器處于大氣壓。 在這種實(shí)施例中，泵送裝置是活塞泵，并且可以采取填充的注射器的形式，通過注
射器驅(qū)動器來驅(qū)動該活塞，或者可選擇的，樣品板本身可以具有充當(dāng)流體儲存器的腔室，該
腔室適于用活塞來與設(shè)備的基礎(chǔ)部分進(jìn)行接合，當(dāng)它們被驅(qū)動時(shí)，其將流體推入到樣品板
通道中。 圖6-9表示了關(guān)于微閥如何能夠依靠位于其中的閥門通道來將分析中所用的不 同的流體導(dǎo)入到樣品板的不同的區(qū)域或區(qū)的更詳細(xì)的內(nèi)容。圖6涉及微閥7，圖7涉及微閥 13，圖8涉及微閥30，圖9涉及微閥33。 圖6表示了在分析周期的不同時(shí)刻的微閥7中兩個通道的布置。 開始時(shí)，將通道的位置設(shè)置成這樣，以使得庚烷經(jīng)由微閥7中的閥門通道60從庚
烷儲存器5泵送到第一分離區(qū)10中，并且來自樣品入口 18的樣品流體通過不同的閥門通
道61進(jìn)行供給。閥門通道61具有預(yù)定的體積，在這種情況中是2 ii 1，并且將通道19從樣
品入口 18連接到通道20，其通向廢物儲存器15。這個配置由位置A來表示。 —旦2iU樣品通道已經(jīng)填充，并且分離區(qū)10已經(jīng)主要是庚烷，則旋轉(zhuǎn)所述閥門來
使得樣品填充的閥門通道61位于庚烷儲存器5和第一分離區(qū)10之間，使得通過從庚烷儲
存器傳遞新的庚烷，能夠?qū)悠吠迫朐摲蛛x區(qū)中。這種配置由位置B表示。 圖7表示了微閥13中的兩個通道。這兩個通道的初始位置是這樣的，以使得來自
反應(yīng)物入口 21的過氧化氫能夠通過閥門通道63泵送到25 ii 1反應(yīng)物回路23中，隨后通過
閥門經(jīng)由閥門通道62返回并且進(jìn)入到微流體通道14中，其通向了廢物儲存器。 然后旋轉(zhuǎn)該微閥以使得庚烷泵送入并且通過分離區(qū)10，來經(jīng)由閥門通道63直接
供給到廢物儲存器15。這種配置由位置B來表示。應(yīng)當(dāng)注意的是雖然這里具有依靠閥門通
道62從反應(yīng)物入口 21到反應(yīng)器25的路徑，但是在一時(shí)刻反應(yīng)物不被供給到樣品板。 當(dāng)樣品流體的期望級分從分離區(qū)10洗提時(shí)，將微閥13轉(zhuǎn)到位置C，其使得該期望
級分通過閥門通道62流入到反應(yīng)物回路23中，隨后通過閥門通道63進(jìn)入反應(yīng)區(qū)25中，存
在于該反應(yīng)物回路中的過氧化氫與它一起攜帶。 圖8表示了微閥30的單個閥門通道64的位置。位置A表示了初始的配置，在這 里將甲醇/庚烷溶劑從入口 28供給到第二分離區(qū)32中。當(dāng)反應(yīng)區(qū)25的內(nèi)容物將被同樣 的泵吸出時(shí)(用于控制甲醇/庚烷溶劑穿過入口 28的流動)，將該微閥旋轉(zhuǎn)到位置B，計(jì)量 被用于填充蜿蜒的微流體通道29和保證260 ii 1的體積的反應(yīng)區(qū)內(nèi)容物。當(dāng)該提取的反應(yīng) 區(qū)內(nèi)容物被供給到第二分離區(qū)32并且進(jìn)入光學(xué)分析區(qū)時(shí)，重新采用位置A。
圖9表示了微閥33的單個閥門通道65的位置。在位置A中，對閥門通道進(jìn)行布 置，以使得來自第二分離區(qū)32和分析區(qū)的流體被導(dǎo)入到廢物儲存器15中。在位置B中， 對該通道進(jìn)行配置來使得來自第二分離區(qū)32和來自分析區(qū)的含有砜的級分供給到濃縮區(qū) 36。 圖10和11表示了適于與樣品板和基礎(chǔ)部分一起使用的UV/可見光室39的兩個不同的例子。該UV/可見光室是一種單獨(dú)的設(shè)備，它的入口 40和出口 41合適地適于提供與 樣品板的相關(guān)微流體通道的無泄漏的密封。此外，該室還適當(dāng)?shù)臑樵O(shè)備的基礎(chǔ)部分所容納， 以使得石英窗42和43與由同樣處于設(shè)備的基礎(chǔ)部分中的光學(xué)分析裝置所發(fā)射的UV/可見 光頻率對準(zhǔn)，其通過窗42導(dǎo)入到所述的室內(nèi)，并且其通過窗43從所述的室穿過，該穿過的 輻射然后導(dǎo)入到合適的UV/可見光探測器中。待分析的流體流過UV/可見光室中的微流體 通道44，其的至少一部分45構(gòu)成了吸收路徑長度。在圖11中表示了所述室外殼中的孔，其 與基礎(chǔ)部分中的支柱相結(jié)合來保證所述的室處于適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，以使得EMR能夠從發(fā)射器 導(dǎo)入到該室中，并從該室導(dǎo)入到EMR探測器中。在圖8，凹進(jìn)形狀(indented shape)的室用 于同樣的目的。 所述的室被設(shè)計(jì)來確保吸收路徑長度足夠大，來進(jìn)行定量和定性分析，同時(shí)足夠 小，來保證該室是緊湊的，并且不對便攜式設(shè)備的整體尺寸產(chǎn)生過大的影響。此外，為了使 得流過該室的流體的擾流最小，可以使用如EP-A-0 266 769所述的Z形通道構(gòu)造。
該室可以重新使用，并且在需要時(shí)，還可以與樣品板和基礎(chǔ)部分分開來清洗。如果 該樣品板是一次性的，并且在基礎(chǔ)部分包含復(fù)雜和靈敏的電子和其他部件(其會由于清洗 而造成損壞)的情況中，則這是有利的。 應(yīng)當(dāng)注意的是類似于此的UV/可見光室能夠容易的適于進(jìn)行不同流體的分析，和 用于進(jìn)行不同類型的光學(xué)分析，例如通過合適選擇的惰性室材料，和通過使用對于分析所 用的EMR足夠透明的窗。
1權(quán)利要求
一種用于對樣品流體進(jìn)行分析的便攜式分析設(shè)備的樣品板，該樣品板包括樣品入口、第一分離區(qū)、反應(yīng)區(qū)、第二分離區(qū)和分析區(qū)，該樣品板適于用來(a)將樣品流體通過第一分離區(qū)的入口供給到該樣品板；(b)在該第一分離區(qū)中將樣品流體分離成兩個或多個級分；(c)將反應(yīng)物與樣品流體的一個或多個級分轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)中，其中能夠保持條件使得反應(yīng)物與樣品流體的一個或多個級分之間能夠發(fā)生反應(yīng)，來產(chǎn)生產(chǎn)物流體；(d)將該產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到第二分離區(qū)中，其中將產(chǎn)物流體分離成為兩個或多個級分；(e)將該產(chǎn)物流體的一個或多個級分轉(zhuǎn)移到分析區(qū)中，其適于用來分析該一個或多個產(chǎn)物流體級分。
2. 權(quán)利要求1所要求的樣品板，其具有微流體通道來將液體轉(zhuǎn)移到板周圍。
3. 權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所要求的樣品板，其具有一個或多個微閥來控制流體路徑。
4. 權(quán)利要求1-3中任何一個所要求的樣品板，其中該第一和/或第二分離區(qū)包括固體 固定相，用于將樣品流體和/或產(chǎn)物流體分離成兩個或多個級分。
5. 權(quán)利要求1-4中任何一個所要求的樣品板，其另外包括濃縮區(qū)。
6. 權(quán)利要求5所要求的樣品板，其中該濃縮區(qū)具有錐形底部。
7. 權(quán)利要求1-6中任何一個所要求的樣品板，其具有廢物儲存器。
8. 權(quán)利要求1-7中任何一個所要求的樣品板，其具有一個或多個通氣口。
9. 權(quán)利要求8所要求的樣品板，其中通氣口中的一個或多個具有吸收劑。
10. 權(quán)利要求1-9中任何一個所要求的樣品板，其中該分析區(qū)適于光學(xué)分析。
11. 權(quán)利要求io所要求的樣品板，其中該分析區(qū)具有一個或多個窗，該窗對于光學(xué)分析中所用的電磁輻射來說是透明的。
12. 權(quán)利要求l-ll中任何一個所要求的樣品板，其中該分析區(qū)可以是與樣品板分開的。
13. 權(quán)利要求1-12中任何一個所要求的樣品板，其具有一個或多個儲存器，用于存儲 在分析中所使用或者產(chǎn)生的一種或多種流體。
14. 權(quán)利要求1-13中任何一個所要求的樣品板，其中樣品流體、溶劑和催化劑全部都 可以供給到反應(yīng)區(qū)中，并且第二溶劑可以供給到位于該反應(yīng)器下游的分離區(qū)中。
15. —種用于分析流體樣品的便攜式設(shè)備，其包括樣品板和基礎(chǔ)部分，特征在于該樣品 板是根據(jù)權(quán)利要求1-14中任何一個的。
16. 權(quán)利要求15所要求的便攜式設(shè)備，其中樣品板的不同區(qū)域的溫度可以被加熱或者 冷卻。
17. 權(quán)利要求16所要求的便攜式設(shè)備，其中該基礎(chǔ)部分包括加熱元件，并且該樣品板 適于容納該加熱元件。
18. 權(quán)利要求17所要求的便攜式設(shè)備，其中該樣品板另外包括濃縮區(qū)，并且反應(yīng)區(qū)和 濃縮區(qū)適于被位于該設(shè)備的基礎(chǔ)部分中的加熱元件加熱。
19. 權(quán)利要求15-18中任何一個所要求的便攜式設(shè)備，其中該樣品板的分析區(qū)適于光 學(xué)分析，并且該基礎(chǔ)部分包括待使用的電磁輻射的發(fā)射器和探測器。
20. 權(quán)利要求15-19中任何一個所要求的便攜式設(shè)備，其中該樣品板具有一個或多個微閥，并且該設(shè)備的基礎(chǔ)部分包括一個或多個泵。
21. 權(quán)利要求20所要求的便攜式設(shè)備，其中該一個或多個泵選自隔膜泵、蠕動泵、旋轉(zhuǎn) 泵、齒輪泵和活塞泵。
22. 權(quán)利要求20或者權(quán)利要求21所要求的便攜式設(shè)備，其中該基礎(chǔ)部分包括用于任何 的微閥和/或泵的驅(qū)動器。
23. —種分析樣品流體的方法，該方法包括將樣品流體和反應(yīng)物供給到權(quán)利要求1-14 中任何一個所要求的樣品板，該方法包括將樣品流體通過樣品板的入口進(jìn)行供給，該樣品 流體被轉(zhuǎn)移到第一分離區(qū)，在其中該樣品流體被分離成兩個或多個級分，其中的一個或多 個被轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)，在其中它與反應(yīng)物接觸來產(chǎn)生產(chǎn)物流體，將該產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到第二分 離區(qū)，在其中該產(chǎn)物流體分離成兩個或多個級分，其中的一個或多個被供給到分析區(qū)，在這 里對一個或多個產(chǎn)物流體級分進(jìn)行分析。
24. 權(quán)利要求23所要求的方法，其中該方法是使用權(quán)利要求15-22中任何一個所要求 的便攜式設(shè)備來進(jìn)行的。
25. 權(quán)利要求23或者權(quán)利要求24所要求的方法，其中該分析是光學(xué)分析。
26. —種通過將烴流體加入到樣品板的樣品入口來測量該樣品流體中的含氮和/或硫 的化合物的含量的方法，該樣品板包括樣品入口、任選的第一分離區(qū)、反應(yīng)區(qū)、任選的第二 分離區(qū)和分析區(qū)，該樣品板包括第一和第二分離區(qū)中的至少一個，該方法包括步驟(a) 將樣品流體通過樣品入口加入到該樣品板中；(b) 任選地將該樣品流體轉(zhuǎn)移到第一分離區(qū)中，在其中將該烴流體分離成兩個或多個 級分；(c) 將來自步驟(a)的樣品流體或者來自步驟(b)的其級分轉(zhuǎn)移到反應(yīng)區(qū)中，在其中它 與反應(yīng)物接觸來產(chǎn)生產(chǎn)物流體，該產(chǎn)物流體含有單一種類的含氮和/或硫的化合物，該化 合物是由樣品流體或者其級分中的含氮和/或硫的化合物與反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)而形成的；(d) 任選地將該產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到第二分離區(qū)，在其中將該產(chǎn)物流體分離成兩個或多個 級分；(e) 分析來自步驟(d)的產(chǎn)物流體或者其級分，來測量存在于其中的單一種類的含氮 和/或硫的化合物的含量，其中該方法包括分離步驟(b)和(d)中的至少一個。
27. 權(quán)利要求26所要求的方法，其中該方法是使用權(quán)利要求1-14中任何一個的樣品板 來進(jìn)行的。
28. 權(quán)利要求27所要求的方法，其中該方法是使用權(quán)利要求15-22中任何一個所要求 的便攜式設(shè)備來進(jìn)行的。
29. 權(quán)利要求26-28中任何一個所要求的方法，其中該方法用于測量烴流體中的含硫 化合物。
30. 權(quán)利要求29所要求的方法，其中該烴流體是原油或者是來自原油精煉廠的工藝物流。
31. 權(quán)利要求29或者權(quán)利要求30所要求的方法，其中反應(yīng)物是氧化劑。
32. 權(quán)利要求31所要求的方法，其中該單一種類的含硫化合物是砜。
33. 權(quán)利要求26-33中任何一個所要求的方法，其中該分析是光學(xué)分析。
34.權(quán)利要求33所要求的方法，其中該分析是UV/可見光分析c
全文摘要
一種對樣品流體中的硫和/或氮化合物進(jìn)行分析的樣品板、便攜式分析設(shè)備和方法，該方法包括將樣品流體供給到樣品板中，該樣品板具有樣品入口、反應(yīng)區(qū)、分析區(qū)和至少一個分離區(qū)，該樣品板適于用來(a)將樣品流體通過反應(yīng)區(qū)的入口或者任選的分離區(qū)的入口供給到該樣品板，該分離區(qū)將樣品流體分離成為兩個或多個級分，其中的至少一個被供給到反應(yīng)區(qū)；(b)將反應(yīng)物供給到反應(yīng)區(qū)；(c)將反應(yīng)區(qū)保持在這樣的條件下，該條件使得反應(yīng)物與樣品流體或者其級分之間能夠發(fā)生反應(yīng)，來產(chǎn)生產(chǎn)物流體；和(d)將產(chǎn)物流體轉(zhuǎn)移到分析區(qū)中或者任選轉(zhuǎn)移到分離區(qū)中，在該分離區(qū)中將產(chǎn)物流體分離成兩個或多個級分，其中的至少一個被轉(zhuǎn)移到分析區(qū)中。
文檔編號G01N33/28GK101795769SQ200880105041
公開日2010年8月4日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者A·齊奧加斯, C·霍夫曼, D·蒂曼, K·-S·德雷澤, M·G·門格斯, T·伊爾希, V·赫澤爾 申請人:英國石油國際有限公司