一种石油中含氮氧类化合物的分离与分析方法技术

本发明专利技术提供了一种石油中含氮氧类化合物的分离与分析方法。该分析方法包括：将原油进行柱色谱分离，除去非极性或弱极性组分F1和其他强极性组分F3，得到包含氮氧类化合物在内的极性组分F2；将F2组分溶于吡啶溶液中，加入MTBSTFA进行衍生化反应后吹干溶剂；使得到的混合液经过柱色谱分离，得到衍生化产物；对衍生化产物进行检测。本发明专利技术所提供的石油中含氮氧类化合物的分离方法，能够将氮氧类化合物转化为1H‑吡咯‑2,5‑二酮衍生物并实现其与烃类及其他杂原子化合物的复杂基质中完全分离，适用于石油中氮氧类化合物的分子组成的分析。

Separation and Analysis of Nitrogen and Oxygen Compounds in Petroleum

The invention provides a method for separating and analyzing nitrogen-containing oxygen compounds in petroleum. The analytical method includes: separating crude oil by column chromatography, removing non-polar or weak polar component F1 and other strong polar component F3, obtaining polar component F2 including nitrogen and oxygen compounds; dissolving F2 component in pyridine solution, adding MTBSTFA to derivatize and drying solvent; separating the mixed liquid by column chromatography to obtain derivatized products; Things are tested. The method for separating nitrogen and oxygen compounds in petroleum provided by the invention can convert nitrogen and oxygen compounds into 1H pyrrole 2,5 Dione derivatives and completely separate them from complex matrices of hydrocarbons and other heteroatomic compounds, and is suitable for the analysis of molecular composition of nitrogen and oxygen compounds in petroleum.

【技术实现步骤摘要】
一种石油中含氮氧类化合物的分离与分析方法
本专利技术属于石油成分分析
，尤其涉及一种石油中含氮氧类化合物的分离与分析方法。
技术介绍
石油是由曾经生活在地球上的生物体在一定地质条件下经过成岩作用和演化发生热降解形成的混合物，是自然界最为复杂的有机物质之一，石油组成和成分的分析对于油气勘探、开发、运输、炼制和加工具有至关重要的价值和意义。组成石油的元素主要包括碳、氢以及氮、硫、氧等，按照结构和极性的差别可以分为饱和烃、芳烃、非烃和沥青质四个组分，其中非烃类化合物是指组成石油的杂元素硫、氮、氧等，因其本身的极性使其与油、水、岩发生作用，从而对石油粘滞性及储层湿润性(影响二次采油)产生影响。石油中的含氮化合物可强烈地、有选择性地吸附在矿物表面，因而能有效指示油气运移的方向与距离。石油中的含氮化合物对石油的催化加工和产品的使用性能都有不利的影响，它们往往使催化剂中毒失活，或引起石油产品的不安定性，易生成胶状沉淀，发动机燃料中的氮化物在燃烧时生成氮氧化物危害人体健康，污染环境，而石油中的含氧化合物环烷酸会使油品氧化变质影响油品储存，酚类则会存在于二次加工产品以及炼油厂污水中，损害人体健康。除此之外，一些非烃类的有机化合物具有明确的生物先质或生物来源，它们由烃源岩中继承而来并保存在石油中，成为生物标志化合物，可以用于进行油-油和油-源对比，从而指导石油勘探，提高勘探效益。因此，研究石油中氮氧类化合物的组成具有重要意义，但由于氮氧类化合物性质复杂、丰度低、极性分布范围广，在定量、定性单体化合物之前，需要将其从原油或沉积有机物中分离。目前石油组分中的氮氧化合物是分开进行分离与分析的，石油中的含氮化合物主要采用柱层析色谱法，选取改性的氧化铝或硅胶作为固定相，以不同配比的正己烷和二氯甲烷作为流动相，但由于石油的组成复杂，单纯使用柱层析色谱法对一些特殊的含氮化合物选择性较差，很难将石油中的含氮化合物完全分离；石油中的含氧化合物主要采用柱层析色谱法和衍生化法或两者结合，但这些方法主要针对中性含氧化合物的分离，难以将石油中酸性含氧化合物分离出来，造成含氧化合物的丢失，对定性定量检测造成极大困扰。现有技术中，包建平(包建平,马安来.原油中烷基苯酚和中性含氮化合物的快速分离与分析[J].石油天然气学报,1998(2):1-5.)等选用C18固相萃取柱，从原油中同时分离出了烷基苯酚和中性含氮化合物，并在适合的GC-MS条件下同时检测出这两类化合物。其主要步骤包括：称取一定量的原油样品(100mg)，加入正己烷静置过夜以脱去沥青质，用旋转蒸发器去除正己烷，并转移浓缩支0.5mL。用3mL正己烷润湿淋洗C18固相萃取柱，然后将脱沥青质原油转入固相萃取柱，接着用4-5mL正己烷少量多次加入固相萃取柱。然后用5mL重蒸二氯甲烷分多次加入固相萃取柱，以解吸被C18固定相吸附的烷基苯酚和咔唑类化合物，并浓缩至0.5mL后，加入100μLBSTFA进行衍生化。充分反应后，进入GC-MS分析和鉴定。最近的方法进行了改进，其主要步骤包括：将石油溶解于有机溶剂中，加入烷基化试剂充分反应，然后与C5-C7溶剂混合从而分离出沉淀。将所得沉淀溶解在有机溶剂中，加入脱烷基化试剂进行脱烷基反应，得到的混合液在硅胶柱上进行分离，先用非极性溶剂脱除含硫化合物，再用极性溶剂淋洗出甲基化的非碱性氮化合物。但是，由于要在分离出的烷基苯酚与中性含氮化合物混合液中对烷基苯酚进行硅烷化反应，该反应由于中性含氮化合物的存在会产生副反应从而影响后续的检测结果，而且该方法仅仅只能对石油中含氮氧化合的中的烷基苯酚以及苯并咔唑类化合物进行检测，缺乏对其他氮氧化合物的检测手段。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种石油中含氮氧类化合物的分离方法，该方法能够将石油中的氮氧类化合物转化为1H-吡咯-2,5-二酮类化合物进而将其分离出来。为了对石油中含氮氧化合物的组成进行分析，本专利技术还提供了一种石油中含氮氧类化合物的分析方法，该方法能够从对1H-吡咯-2,5-二酮类化合物的分析中得到石油中的氮氧类化合物分子的组成信息。为达到上述目的，本专利技术提供了一种石油中含氮氧类化合物的分离方法，包括以下步骤：步骤一：将原油进行柱色谱分离，先用二氯甲烷淋洗出包含饱和烃和芳烃的非极性或弱极性组分F1，再用二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液淋洗出包含氮氧类化合物的极性组分F2，最后用二氯甲烷与甲醇的混合溶液淋洗出其他强极性组分F3；步骤二：将F2组分溶于吡啶溶液中，加入MTBSTFA(N-特丁基二甲基硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺)进行衍生化反应，去除溶剂后得到衍生化产物；步骤三：将衍生化产物进行柱色谱分离，用二氯甲烷洗脱，得到1H-吡咯-2,5-二酮类化合物。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，该分离方法还包括在进行步骤一前，对原油进行脱水处理的步骤。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，步骤一中，原油与二氯甲烷的用量比为(150mg-200mg)：100mL。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，步骤一中，固定相的用量为22g-27g时，原油的用量与二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液的用量比为(150mg-200mg)：100mL。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，步骤一中，固定相的用量为22g-27g时，原油的用量与二氯甲烷与甲醇的混合溶液的用量比为(150mg-200mg)：100mL。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，柱色谱分离使用硅胶作为固定相。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，采用的硅胶的颗粒大小为70-230目。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，硅胶在400℃-450℃活化3h-4h。上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液中，二氯甲烷与乙酸乙酯的体积比为4-4.5:1；上述石油中含氮氧类化合物的分离方法中，优选的，二氯甲烷与甲醇的混合溶液中，二氯甲烷与甲醇的体积比为1-1.5:1。本专利技术还提供一种石油中含氮氧化合物的分析方法，该方法包括对本专利技术的石油中含氮氧类化合物的分离方法得到的1H-吡咯-2,5-二酮类化合物进行检测的步骤。根据本专利技术的具体实施方式，可以采用气相色谱-质谱联用仪进行检测。上述的分析方法中，优选的，1H-吡咯-2,5-二酮类化合物包括Me-1H-吡咯-2,5-二酮、Et-1H-吡咯-2,5-二酮、C3-1H-吡咯-2,5-二酮、C4-1H-吡咯-2,5-二酮、C5-1H-吡咯-2,5-二酮、苯并1H-吡咯-2,5-二酮、四氢苯并1H-吡咯-2,5-二酮和β-和α-甲基苯并1H-吡咯-2,5-二酮中的一种或多种。本专利技术还提供1H-吡咯-2,5-二酮类化合物在分析原油组成构成中的应用。本专利技术所提供的石油中含氮氧类化合物的分离方法，能够将石油中的氮氧类化合物转化为1H-吡咯-2,5-二酮衍生物，并实现其与烃类及其他杂原子化合物的复杂基质中完全分离；本专利技术的石油中含氮氧化合物的分析方法，使微量的氮氧类化合物可以利用气相色谱-质谱连用仪检测，适用于石油中氮氧类化合物的分子组成分析，同时也适合于石油分析研究中批量样品分析的需要；本专利技术的1H-吡咯-2,5-二酮类化合物在分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油中含氮氧类化合物的分离方法，包括以下步骤：步骤一：将原油进行柱色谱分离，先用二氯甲烷淋洗出包含饱和烃和芳烃的非极性或弱极性组分F1，再用二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液淋洗出包含氮氧类化合物的极性组分F2，最后用二氯甲烷与甲醇的混合溶液淋洗出其他强极性组分F3；步骤二：将所述F2组分溶于吡啶溶液中，加入MTBSTFA进行衍生化反应，去除溶剂后得到衍生化产物；步骤三：将所述衍生化产物进行柱色谱分离，用二氯甲烷洗脱，得到1H‑吡咯‑2,5‑二酮类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种石油中含氮氧类化合物的分离方法，包括以下步骤：步骤一：将原油进行柱色谱分离，先用二氯甲烷淋洗出包含饱和烃和芳烃的非极性或弱极性组分F1，再用二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液淋洗出包含氮氧类化合物的极性组分F2，最后用二氯甲烷与甲醇的混合溶液淋洗出其他强极性组分F3；步骤二：将所述F2组分溶于吡啶溶液中，加入MTBSTFA进行衍生化反应，去除溶剂后得到衍生化产物；步骤三：将所述衍生化产物进行柱色谱分离，用二氯甲烷洗脱，得到1H-吡咯-2,5-二酮类化合物。2.根据权利要求1所述的石油中含氮氧类化合物的分离方法，其特征在于，该分离方法还包括在进行步骤一前，对原油进行脱水处理的步骤。3.根据权利要求1所述的石油中含氮氧类化合物的分离方法，其特征在于，步骤一中，原油与二氯甲烷的用量比为(150mg-200mg)：100mL。4.根据权利要求1所述的石油中含氮氧类化合物的分离方法，其特征在于，步骤一中，固定相的用量为22g-27g时，原油的用量与二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶液的用量比为(150mg-200mg)：100mL。5.根据权利要求1所述的石油中含氮氧类化合物的分离方法，其特征在于，步骤一中，固定相的用量为22g-27g时，原油的用量与二氯甲烷与甲醇的混合溶液的用量比为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广利，李婧仪，师生宝，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11