拉曼光谱用于石油产品质量的分析原理
石油产品包括汽油、柴油、喷气燃料、润滑油、齿轮油、液压油等产品, 它们主要由饱和链烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃以及各类添加剂调和而成。石油产品质量指标主要由其化学组成种类和含量决定, 同时其拉曼光谱由自身化学成分的官能团决定。据此可知,石油产品质量指标与拉曼光谱之间存在一定关系, 可以利用该关系测定石油产品的质量指标, 这是拉曼光谱用于检测石油产品质量的理论依据。每一类官能团的分子振动种类不同, 拉曼位移不同, 其拉曼信号特征不同。各类石油产品化学组成和含量有明显的差异, 导致了其拉曼光谱不同, 可以利用拉曼信号的特征峰, 定性分析石油产品组成或种类。

拉曼信号与石油产品的化学组分浓度之间存在如下关系：其中I为拉曼信号强度；K为拉曼散射截面积；φ为激光人射率；C为物质浓度。k0、k分别为入射光和散射光的吸收系数；z为入射光和散射光所通过的距离；h（z）为光学系统的传输函数；b为样品池的宽度。从式可以看出, 在给定条件下, 散射光的吸收强度与浓度成正比, 可以利用该关系确定石油产品化学组分含量。石油产品的质量指标与化学组分之间存在一定线性或非线性关系。因此, 利用不同的化学计量学方法线性关系采用偏最小二乘、非线性关系采用神经网络, 结合拉曼光谱信号, 测定石油产品的质量指标, 这是拉曼光谱定量分析石油产品质量指标的理论依据。

拉曼光谱技术在石油化工行业的应用
涉及的领域基本覆盖了石油化工各领域见表, 包括烃族组成分析、燃料质量指标检测、输油管线油品混油监控和油品在线调和。

烃类组成分析
采用傅立叶拉曼光谱定量测定混合燃料无铅汽油、超无铅汽油和柴油中各燃料组分含量。拉曼技术被成功用于测定醇类甲醇、正丙醇, 异丙醇、正丁醇、一丁醇、异丁醇、叔丁基醇、叔丁基苯甲醇各醇含量以及醚类混合物中各醚含量。
分析燃料芳烃含量。

汽油质量检测
采用拉曼光谱技术分析汽油辛烷值。测定乙醇燃料中乙醇含量 , 分析精度与色谱方法相当。测定重整汽油硫含量、烯烃、芳烃、苯含量、馏程、附加总空气污染物, 挥发有机碳和氮氧化物。测定汽油辛烷值。

柴油质量检测
分析石油公司的柴油样品的十六烷值和十六烷值指数, 分析柴油的十六烷值指数、密度、粘度、馏分和总硫含量, 测定生物柴油矿物柴油调和燃料中生物柴油含量。

航煤质量检测
分析航煤组成和微量组分。分析航空燃料的烃族组成和添加剂, 定量测定航煤闪点、初馏点、蒸发温度、终馏点、总芳烃含量和粘度

输油管线油品混油监控
燃料运输时, 通常采用混输方式, 可以节省输油管线。混输指同一管线可以输送不同种类、不同牌号的燃料。通常采用密度法和介电常数来判断输油管线是否混油。采用拉曼光谱技术来判断燃料种类。该技术利用不同燃料拉曼光谱特点进行判断。首先根据荧光干扰确定燃料类型。锅炉燃料荧光干扰最强、柴油居中、航煤最小。比较燃料的拉曼光谱与内置个标准化合物甲苯、间二甲苯、异辛烷、甲基环己烷和个反映荧光干扰级别的标准样品的差异, 确定输送油品种类和牌号。如果燃料与个标准样品拉曼光谱有近似特征峰, 则判断为汽油, 按照汽油方式进行牌号判断；反之则按照荧光判断是否为锅炉燃料、柴油和航煤。

油品在线调和
将拉曼光谱技术用于炼油厂在线汽油调和, 检测汽油辛烷值, 控制成品汽油调和, 优化汽油的生产, 创造了巨大的附加经济利益。也有学者将拉曼光谱技术控制芳烃甲苯和苯的生产。