一种高效测定煤焦油四组分的方法技术

本发明专利技术属于煤化工技术领域，涉及一种高效测定煤焦油四组分的方法，1)将煤焦油与正庚烷超声混合上清液和残余组分；2)进一步得到滤液、洗液和不溶组分；3)滤液和洗液萃取回流；4)不溶组分用甲苯超声溶解，并与步骤3)连接萃取回流，回收溶剂、干燥；得到初级沥青质与甲苯不溶物质量；5)初级沥青质热萃取干燥，得到纯化的沥青质质量，6)将步骤3)与步骤5)可溶物混合，加入正庚烷和活化好的硅胶蒸馏装填于层析柱上端；7)洗脱层析柱，分别得到饱和分、芳香分和胶质；8)得到上述物质质量；9)得到煤焦油中四组分的含量。本发明专利技术四组分的收率能达到98％左右，分离富集效果好，试验误差小，效率高，测定时间短。定时间短。定时间短。

【技术实现步骤摘要】
一种高效测定煤焦油四组分的方法


[0001]本专利技术属于煤化工
，涉及一种高效测定煤焦油四组分的方法。

技术介绍

[0002]随着我国石油对外依存度的逐年增长，国家能源局针对我国“富煤、贫油、少气”的能源结构制定了应大力发展煤炭资源，并做到其清洁化利用的方针，在这一能源背景下，煤焦油作为煤炭干馏热解的液体产物，根据干馏温度不同，分为低温煤焦油、中低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。目前，诸如煤焦油之类的重质油加工的目的是将其转化为高附加值的轻质化产品，主流的利用方式包括两种，一是加氢工艺，以加氢裂化和加氢精制为主，可以生产制备汽柴油等清洁燃料；二是脱碳工艺，以催化裂化、延迟焦化和溶剂脱沥青为主，生产低碳数的烷烃以制备润滑油等。
[0003]煤焦油的具体化学组成一直是煤化工领域难以解决的一个问题，目前工业上应用最广的方法是溶剂萃取法和蒸馏法，然而煤焦油含有的化学物质约有上万种，组成极其复杂，但通过这些方法被鉴别出来的却很少，究其原因，是因为采用溶剂萃取法难以做到精细分离，而蒸馏法则由于煤焦油的绝大多数组分的沸点较高，大量单体化合物互相溶解而形成低共溶混合物，形成了复杂的大量多元共沸体系，给传统的蒸馏分离造成很大困难。
[0004]基于以上的研究背景，学者们通过探索发现石油行业标准《NB/SH/T 0509
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2010石油沥青四组分测定方法》可作为煤焦油组分分离的参考依据。该方法首先通过正庚烷加热回流萃取出样品中的正庚烷可溶物，通过过滤分离出正庚烷可溶物与正庚烷不溶物，正庚烷不溶物再采取甲苯对其进行溶解，再次通过过滤分离出可溶物和不溶物，正庚烷不溶
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甲苯可溶物被定义为沥青质；而后通过将正庚烷可溶物加入到氧化铝层析柱进行分离的方法，依次加入正庚烷，甲苯，甲苯
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乙醇、甲苯、乙醇等得到饱和分、芳香分和胶质；最后处理掉溶剂，得到四个组分做以相关分析检测，并计算其含量占比。但是因为煤焦油与石油结构差异较大，并不能直接套用，尤其是对于极性较大的芳香族化合物分离效果较差。这是因为相比于石油，煤焦油的杂原子化合物更多，尤其是含氧化合物，且这些杂原子化合物主要存在于芳环体系中，如酚，吡啶，噻吩等。另外，煤焦油的芳环体系缩合程度更大，侧链取代基少且链长短，按照该石油行业标准来测定煤焦油中的四组分含量时，即使加入过量的洗脱剂也并不能将部分强极性的物质洗脱出来，导致实验结果存在极大误差。
[0005]综上所述，在煤化工行业中更高产量的煤焦油，在一定程度上作为一种可代替石油的能源补充，煤焦油的加工利用的重要性不言而喻，但是煤焦油行业终会面临一些加工工艺问题，这些问题出现的根源就是对煤焦油的组成认识不足；由于目前没有专门的煤焦油组成测定的标准方法，都是参考石油化工行业的测定标准，虽然煤焦油和石油两者性质相近，但是实际差别还是很大，仅仅依靠石油行业标准来研究煤焦油的一些组成性质，而没有建立一个适合于煤焦油组分分离的方法，这会极大的限制对煤焦油的认识程度。因此，探索出一种适用于煤焦油的高效测定四组分的方法，对煤焦油的分质利用具有相当重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对上述煤焦油测定出现的技术问题，本专利技术提供一种高效的煤焦油四组分测定方法，该方法四组分的收率能达到98％左右，分离富集效果好，试验误差小，效率高，测定时间短。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种高效测定煤焦油四组分的方法包括以下步骤：
[0009]1)将脱水脱渣处理后的煤焦油置于1号烧瓶中，称准至0.0001g；然后加入正庚烷，将1号烧瓶放入超声清洗器中混合均匀，静置沉降分层得到上清液和残余组分；
[0010]2)取预处理后的1号定量滤纸，称准至0.0001g；将1号烧瓶中的上清液通过1号定量滤纸，得到滤液；1号烧瓶里的残余组分用热正庚烷充分冲洗，得到洗液和不溶组分；滤液和洗液用2号烧瓶收集；
[0011]3)将2号烧瓶与索氏抽提器相连置于加热套上，索氏抽提器中放有步骤2)中过滤后的1号定量滤纸，通上冷却水，调节电压加热回流2～4小时；然后静置1h，取下2号烧瓶塞上磨口玻璃塞置于暗处备用；
[0012]4)对于1号烧瓶中不溶组分，加入甲苯并采用超声方式使其溶解，并与步骤3)中的索氏抽提器相连接，回流2～4小时，然后静置1h；进一步将1号烧瓶中的溶剂用旋转蒸发器回收后，与索氏抽提器中的滤纸一起放入真空烘箱中进行干燥；分别得到初级沥青质与甲苯不溶物，称量实验后的1号定量滤纸质量，得到甲苯不溶物质量m1，称准至0.0001g；
[0013]5)取预处理后的2号定量滤纸，称准至0.0001g，将1号烧瓶中的初级沥青质包裹，放入3号烧瓶中，加入正庚烷的进行热萃取实验，回流2～4小时；将2号定量滤纸取出放入真空烘箱中进行干燥，称量其质量即得到纯化的沥青质质量m2，称准至0.0001g；
[0014]6)将步骤3)中的2号烧瓶与步骤5)中的3号烧瓶混合，并加入正庚烷和活化好的硅胶，通过旋转蒸发器进行蒸馏，使得所有的正庚烷可溶物充分的吸附在硅胶上，再将吸附可溶物的硅胶装填于层析柱上端，层析柱下端装填好活化的硅胶，加入正庚烷润湿；
[0015]7)采用正庚烷和甲苯依次洗脱层析柱，分别得到饱和分及芳香分；然后采用体积比为1:1的甲苯/甲醇混合液、体积比为1:2的甲苯/甲醇混合液和甲醇洗脱层析柱，得到胶质；
[0016]8)将得到的饱和分、芳香分和胶质去除多余溶剂后，放入真空烘箱中干燥，冷却后称量得到饱和分质量m3，芳香分质量m4，胶质质量m5，称准至0.0001g；
[0017]9)将上述得到的沥青质质量、饱和分质量、芳香分质量以及胶质质量分别除以煤焦油的质量，得到煤焦油中四组分的含量。
[0018]进一步的，所述步骤1)中，煤焦油与正庚烷质量体积比为1g：50～100mL；超声温度为40℃，时间为60min。
[0019]进一步的，所述步骤2)和步骤5)中，定量滤纸的预处理方法为：将定量滤纸依次在正庚烷溶液及甲苯溶液浸泡，每个溶液中均浸泡6h，取出干燥12h。
[0020]进一步的，所述步骤2)中热正庚烷温度为70℃，冲洗采用少量多次的原则，直至冲洗后的洗液呈无色透明状为止。
[0021]进一步的，所述步骤4)中，煤焦油与甲苯的质量体积比为1g：50～100mL；超声溶解温度为40℃，时间为60min；干燥条件为：温度105～110℃、真空度93～95kPa、干燥时间3～
5h。
[0022]进一步的，所述步骤5)中滤纸中的纯化沥青质的干燥条件为在温度105～110℃，真空度93～95kPa下保持3～5h。
[0023]进一步的，所述步骤6)中，混合时加入的正庚烷的量为100～200mL，硅胶的量为10～15g；硅胶总的装填量为40～50g；硅胶的活化条件为：100～150℃，恒温8～12h；润湿时所用到的正庚烷用量为50～150mL。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将脱水脱渣处理后的煤焦油置于1号烧瓶中，称准至0.0001g；然后加入正庚烷，将1号烧瓶放入超声清洗器中混合均匀，静置沉降分层得到上清液和残余组分；2)取预处理后的1号定量滤纸，称准至0.0001g；将1号烧瓶中的上清液通过1号定量滤纸，得到滤液；1号烧瓶里的残余组分用热正庚烷充分冲洗，得到洗液和不溶组分；滤液和洗液用2号平底烧瓶收集；3)将2号烧瓶与索氏抽提器相连置于加热套上，索氏抽提器中放有步骤2)中过滤后的1号定量滤纸，通上冷却水，调节电压加热回流2～4小时；然后静置1h，取下2号烧瓶塞上磨口玻璃塞置于暗处备用；4)对于1号烧瓶中不溶组分，加入甲苯并采用超声方式使其溶解，并与步骤3)中的索氏抽提器相连接，回流2～4小时，然后静置1h；进一步将1号烧瓶中的溶剂用旋转蒸发器回收后，与索氏抽提器中的滤纸一起放入真空烘箱中进行干燥；分别得到初级沥青质与甲苯不溶物，称量实验后的1号定量滤纸质量，得到甲苯不溶物质量m1，称准至0.0001g；5)取预处理后的2号定量滤纸，称准至0.0001g，将1号烧瓶中的初级沥青质包裹，放入3号烧瓶中，加入正庚烷的进行热萃取实验，回流2～4小时；将2号定量滤纸取出放入真空烘箱中进行干燥，称量其质量即得到纯化的沥青质质量m2，称准至0.0001g；6)将步骤3)中的2号烧瓶与步骤5)中的3号烧瓶混合，并加入正庚烷和活化好的硅胶，通过旋转蒸发器进行蒸馏，使得所有的正庚烷可溶物充分的吸附在硅胶上，再将吸附可溶物的硅胶装填于层析柱上端，层析柱下端装填好活化的硅胶，加入正庚烷润湿；7)采用正庚烷和甲苯依次洗脱层析柱，分别得到饱和分及芳香分；然后采用体积比为1:1的甲苯/甲醇混合液、体积比为1:2的甲苯/甲醇混合液和甲醇洗脱层析柱，得到胶质；8)将得到的饱和分、芳香分和胶质去除多余溶剂后，放入真空烘箱中干燥，冷却后称量得到饱和分质量m3，芳香分质量m4，胶质质量m5，称准至0.0001g；9)将上述得到的沥青质质量、饱和分质量、芳香分质量以及胶质质量分别除以煤焦油的质量，得到煤焦油中四组分的含量。2.根据权利要求1所述的高效测定煤焦油四组分的方法，其特征在于，所述步骤1)中，煤焦油与正庚烷质量体积比为1g：50～100mL；超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬，田丰，朱永红，王怡杰，田佳勇，罗成，杜崇鹏，范晓勇，刘介平，郭青，刘杰，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：