一种测定煤焦油四组分的方法技术

一种测定煤焦油四组分的方法，通过对现有方法进行改进，采用改进的层析柱过柱时加大洗脱剂用量，可以将各组分洗脱的更加完全。将正庚烷不溶物加入到装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中过滤，多次采用正庚烷淋洗，可以将正庚烷不溶物中含有的饱和分、芳香分和胶质充分与沥青质分离。采用旋转蒸发仪将正庚烷可溶物均匀裹附在中性氧化铝上，加大了过柱中洗脱剂与正庚烷可溶物的接触面积，可以使洗脱更完全。将行业标准中的加热回流改为索氏萃取，充分收集分离组分样品，索式萃取相对于行业标准中的加热回流不但能淋洗样品还能浸泡样品，使得萃取更加充分，有利于煤焦油四组分的准确测定。

【技术实现步骤摘要】
一种测定煤焦油四组分的方法
本专利技术属于煤焦油组分分离领域，具体涉及一种测定煤焦油四组分的方法。
技术介绍
煤焦油通常是指煤干馏或热解过程中获得的液体产物。根据干馏温度不同，可以获得不同的高中低温煤焦油，如：低温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油、高温煤焦油。煤焦油是成分非常复杂的有机混合物，含有上万种化合物，截止目前只鉴定了500种左右。虽然煤焦油的发现已有300多年的历史，但是由于煤焦油组分的复杂性，有很多组分还不是很清楚。因此对煤焦油组分的准确分析对工业加工利用具有重要意义。煤焦油是十分宝贵的有机化工原料，有些产品不能或不能经济地从石油化工原料中得到，焦化工业生产的蒽、苊和芘可以满足世界总需求量的90％以上，工业上用的咔唑和喹啉几乎100％地来自焦化产品。因此，煤焦油产品在世界化工原料中占有着极其重要的地位。煤焦油化工是许多国家十分关注的重要课题。煤焦油的组成和化学结构一直是该领域中的一个谜。如何能够准确分析煤焦油中化合物的组成和结构，对于这样一个以不同官能团的芳香族化合物为主和宽分子量分布的复杂混合物是非常困难的。虽然利用各种物理和化学的方法进行了大量的研究，但至今仍不清楚沥青质的确切分子结构。大多数的结果都只是推测。只有系统有效的对其组分进行分离才能更好的分析这类复杂混合物的组成与结构。常用的分离方法有蒸馏法、溶剂萃取法和色谱法。分离得到的样品再通过分析仪器进行分析表征，可以获得煤焦油较为准确的组成结构信息。目前，没有专门用于煤焦油四组分的测定方法与国标；都是借鉴石油化工行业标准NBSHT0509-2010《石油沥青四组分测定法》来进行煤焦油四组分的测定。但该方法并不适合于煤焦油的分离，尤其是在采用吸附柱(行业标准中吸附柱)过柱时切换溶剂的过程中极易造成上一种洗脱分和下一洗脱分组分的重叠，导致实验结果不准。另由于煤焦油中含有较多的酚类、杂原子化合物，这类物质极性较强，缔合性强。按照石油沥青四组分测定法测定时，一定量的洗脱剂不能将应洗脱组分完全洗脱出来，导致实验结果存在较大误差。石油化工行业标准NBSHT0509-2010《石油沥青四组分测定法》是将石油沥青及渣油分为四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)，该方法通过对样品进行正庚烷加热回流萃取将样品分为正庚烷可溶物及正庚烷不溶物(沥青质)，再通过吸附柱(行业标准中吸附柱)将正庚烷可溶物分为饱和分、芳香分和胶质。由此可见，石油沥青四组分测定法是一种较好的分离方法，可以得到石油沥青中饱和分、芳香分、胶质和沥青质的百分含量。长期以来，煤焦油研究工作者借鉴该方法对煤焦油四组分进行测定。综上所述，当下并没有专门属于煤焦油四组分的测定方法与国标，随着我国煤化工的发展，煤焦油的产量不断增加，在一次能源紧张的态势下，煤焦油作为一种重要的能源补充，其加工利用更显重要。而对于煤焦油组分的认识将为其加工利用提供指导意义；其次，煤焦油四组分的大量获得对于煤焦油的实验机理研究具有重要意义，故急需一种适合于煤焦油四组分测定的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测定煤焦油四组分的方法，该方法能够准确的煤焦油四组分的测定。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种测定煤焦油四组分的方法，包括以下步骤：1)将脱水脱渣煤焦油加入到1号圆底烧瓶中，然后加入正庚烷，加热回流后在暗处再静置沉降；2)将1号圆底烧瓶中的上清液倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中进行过滤，得到滤液；1号圆底烧瓶中的残留物用正庚烷清洗后倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中，得到洗涤液；将滤液和洗涤液收集于2号圆底烧瓶中；然后将带有残留物的滤纸放入索氏萃取器中，将2号圆底烧瓶与索氏萃取器、冷凝器连接，加热回流1～4h，然后取下2号圆底烧瓶，并取出带有残留物滤纸的索氏萃取器；3)将步骤2)中索氏萃取器连接装有甲苯的3号圆底烧瓶，并与冷凝器连接，加热回流1～4h，冷却静置1～4h，取出带有残留物的滤纸和3号圆底烧瓶；4)将3号圆底烧瓶中的溶剂回收后，再将3号圆底烧瓶与带有残留物的滤纸真空干燥后，称量3号圆底烧瓶中物质的重量，得到沥青质质量为m1，称准至0.0001g；5)将2号圆底烧瓶中的液体加入到旋转蒸发仪蒸馏瓶中，然后加入活化后的中性氧化铝，蒸馏后得到粉状包裹有样品的中性氧化铝；6)向改进的层析柱中加入正庚烷，随后加入活化后的中性氧化铝，然后加入步骤5)中的粉状包裹有样品的中性氧化铝，使其平铺在活化后的中性氧化铝上，再采用正庚烷对蒸馏瓶洗涤后加入到改进的层析柱中，进行洗脱；7)用正庚烷、甲苯、混合溶液、甲苯及乙醇依次进行洗脱，洗脱后的正庚烷洗脱液为饱和分、甲苯洗脱液为芳香分，将混合溶液洗脱液、甲苯洗脱液与乙醇洗脱液合并作为胶质；其中，混合溶液为甲苯与乙醇的混合液；8)将饱和分、芳香分以及胶质去除溶剂，然后真空干燥，称准至0.0001g，分别得到饱和分的质量为m3、芳香分的质量为m4以及胶质的质量为m5；9)将沥青质、饱和分、芳香分以及胶质的质量除以脱水脱渣煤焦油总质量，得到脱水脱渣煤焦油中四组分的含量。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中脱水脱渣煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油或高温煤焦油；脱水脱渣煤焦油与正庚烷的比为5g：250mL，回流的时间为1～4h，沉降时间为1～4h。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中定量滤纸预处理的过程为：分别采用正庚烷和甲苯浸泡定量滤纸12h，并干燥12h。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中脱水脱渣煤焦油与甲苯的比为5g：250mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤4)中真空干燥的具体条件为：温度为105～110℃、真空度为93±1kPa，时间为1～4h；真空干燥后在装有干燥剂的干燥器中冷却至室温。本专利技术进一步的改进在于，步骤5)中活化后的中性氧化铝通过以下过程制得：将氧化铝在500℃下活化6h后置于干燥器中冷却至室温，装入带塞的细口瓶中，加入氧化铝重量1％的蒸馏水，摇动5min，放置24h；步骤5)中脱水脱渣煤焦油与活化后的中性氧化铝的比为5g：10～20g。本专利技术进一步的改进在于，步骤5)中蒸馏的条件为：温度为80～90℃，转速为50～80r/min，真空度为93±1kPa，时间为0.5～4h；步骤6)中脱水脱渣煤焦油与正庚烷的比为5g：350mL；脱水脱渣煤焦油与活化后的中性氧化铝的比为5g：278～288g。本专利技术进一步的改进在于，步骤6)中改进的层析柱的结构为：包括外管，外管内套设有内管，内管直径为30mm，外管直径为50mm，外管和内管之间的空间内通入热水，对内管进行保温，内管和外管顶部平齐，内管内与外管下端平齐的位置设置有砂芯挡板，外管的长度为800mm，内管的长度为870mm，内管下部伸出外管的部分上设置有控制滴液速度的旋钮，内管顶端设置有与内管相连通的添加溶剂段，添加溶剂段的长度为200mm，直径为40mm。本专利技术进一步的改进在于，步骤7)中混合溶液中甲苯与乙醇的体积比为1:1；依次进行洗脱时，正庚烷、甲苯、混合溶液、甲苯与乙醇的体积比为(5～8)L：(3～5)L：(1～2)L：(0.5～1)L：(0.5～1)L。本专利技术进一步的改进在于，步骤8)中真空干燥的条件为：温度为70℃～100℃，真空度为93±1kPa，时间为1～4h。与现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将脱水脱渣煤焦油加入到1号圆底烧瓶中，然后加入正庚烷，加热回流后在暗处再静置沉降；2)将1号圆底烧瓶中的上清液倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中进行过滤，得到滤液；1号圆底烧瓶中的残留物用正庚烷清洗后倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中，得到洗涤液；将滤液和洗涤液收集于2号圆底烧瓶中；然后将带有残留物的滤纸放入索氏萃取器中，将2号圆底烧瓶与索氏萃取器、冷凝器连接，加热回流1～4h，然后取下2号圆底烧瓶，并取出带有残留物滤纸的索氏萃取器；3)将步骤2)中索氏萃取器连接装有甲苯的3号圆底烧瓶，并与冷凝器连接，加热回流1～4h，冷却静置1～4h，取出带有残留物的滤纸和3号圆底烧瓶；4)将3号圆底烧瓶中的溶剂回收后，再将3号圆底烧瓶与带有残留物的滤纸真空干燥后，称量3号圆底烧瓶中物质的重量，得到沥青质质量为m1，称准至0.0001g；5)将2号圆底烧瓶中的液体加入到旋转蒸发仪蒸馏瓶中，然后加入活化后的中性氧化铝，蒸馏后得到粉状包裹有样品的中性氧化铝；6)向改进的层析柱中加入正庚烷，随后加入活化后的中性氧化铝，然后加入步骤5)中的粉状包裹有样品的中性氧化铝，使其平铺在活化后的中性氧化铝上，再采用正庚烷对蒸馏瓶洗涤后加入到改进的层析柱中，进行洗脱；7)用正庚烷、甲苯、混合溶液、甲苯及乙醇依次进行洗脱，洗脱后的正庚烷洗脱液为饱和分、甲苯洗脱液为芳香分，将混合溶液洗脱液、甲苯洗脱液与乙醇洗脱液合并作为胶质；其中，混合溶液为甲苯与乙醇的混合液；8)将饱和分、芳香分以及胶质去除溶剂，然后真空干燥，称准至0.0001g，分别得到饱和分的质量为m3、芳香分的质量为m4以及胶质的质量为m5；9)将沥青质、饱和分、芳香分以及胶质的质量除以脱水脱渣煤焦油总质量，得到脱水脱渣煤焦油中四组分的含量。...

【技术特征摘要】
1.一种测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将脱水脱渣煤焦油加入到1号圆底烧瓶中，然后加入正庚烷，加热回流后在暗处再静置沉降；2)将1号圆底烧瓶中的上清液倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中进行过滤，得到滤液；1号圆底烧瓶中的残留物用正庚烷清洗后倒入装有经过预处理的定量滤纸的漏斗中，得到洗涤液；将滤液和洗涤液收集于2号圆底烧瓶中；然后将带有残留物的滤纸放入索氏萃取器中，将2号圆底烧瓶与索氏萃取器、冷凝器连接，加热回流1～4h，然后取下2号圆底烧瓶，并取出带有残留物滤纸的索氏萃取器；3)将步骤2)中索氏萃取器连接装有甲苯的3号圆底烧瓶，并与冷凝器连接，加热回流1～4h，冷却静置1～4h，取出带有残留物的滤纸和3号圆底烧瓶；4)将3号圆底烧瓶中的溶剂回收后，再将3号圆底烧瓶与带有残留物的滤纸真空干燥后，称量3号圆底烧瓶中物质的重量，得到沥青质质量为m1，称准至0.0001g；5)将2号圆底烧瓶中的液体加入到旋转蒸发仪蒸馏瓶中，然后加入活化后的中性氧化铝，蒸馏后得到粉状包裹有样品的中性氧化铝；6)向改进的层析柱中加入正庚烷，随后加入活化后的中性氧化铝，然后加入步骤5)中的粉状包裹有样品的中性氧化铝，使其平铺在活化后的中性氧化铝上，再采用正庚烷对蒸馏瓶洗涤后加入到改进的层析柱中，进行洗脱；7)用正庚烷、甲苯、混合溶液、甲苯及乙醇依次进行洗脱，洗脱后的正庚烷洗脱液为饱和分、甲苯洗脱液为芳香分，将混合溶液洗脱液、甲苯洗脱液与乙醇洗脱液合并作为胶质；其中，混合溶液为甲苯与乙醇的混合液；8)将饱和分、芳香分以及胶质去除溶剂，然后真空干燥，称准至0.0001g，分别得到饱和分的质量为m3、芳香分的质量为m4以及胶质的质量为m5；9)将沥青质、饱和分、芳香分以及胶质的质量除以脱水脱渣煤焦油总质量，得到脱水脱渣煤焦油中四组分的含量。2.根据权利要求1所述的一种测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，步骤1)中脱水脱渣煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油或高温煤焦油；脱水脱渣煤焦油与正庚烷的比为5g：250mL，回流的时间为1～4h，沉降时间为1～4h。3.根据权利要求1所述的一种测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，步骤2)中定量滤纸预处理的过程为：分别采用正庚烷和甲苯浸泡定量滤纸12h，并干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鸣，唐星，冯新娟，何超，张丹，马晓迅，徐龙，郝青青，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61