毕业时间：2010年6月（硕士）

毕业去向：中国石油大学（北京） （参见：中国石油大学教师个人主页 朱小春 教授）

导师：徐春明 教授； 史权 副教授

学科专业：化学工艺

研究方向：石油与天然气加工

 

学位论文题目

焦化蜡油中氮化物的高分辨质谱分析

Characterization of the nitrogen compounds in coker gas oil by electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry

 

论文摘要

焦化蜡油中氮化物对其加工利用存在重大影响，含氮化合物的组成与分布一直是石油化学研究的重点和难点之一。电喷雾(ESI) 傅立叶变换离子回旋共振质谱FT-ICR MS是一种研究石油复杂体系的新型手段，可以直接分析焦化蜡油中的氮化物分子组成。

本论文分别采用酸萃取、开口柱色谱、高压液相色谱(HPLC)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段分离焦化蜡油及其亚组分，结合FT-ICR MS分析独山子焦化蜡油中含氮化合物的组成与分布。

在焦化蜡油中鉴定出的碱性氮化物分子杂原子类型主要有N1、N2、N1O1、N1O2和N1S 1类。碱性氮化物在焦化蜡油的芳香烃、胶质、沥青质组分中均有分布，但主要分布在胶质组分中，N1类占绝对优势。根据极性大小，将胶质分离为6个亚组分，随极性增强，亚组分中碱性氮化物的相对分子量及其分布范围逐渐变小，但其分子缩合度增大。N2、N1 O1类化合物在沥青质和强极性胶质组分中相对富集。酸液萃取对不同相对分子质量和缩合度的的碱性氮化物存在歧视效应，大分子碱性氮化物难以从蜡油中分离。

负离子ESI FT-ICR MS分析结果表明，焦化蜡油中非碱性氮化物不仅包含气相色谱能够分析的小分子咔唑和苯并咔唑类化合物，还有多种不同缩合度的N1类化合物，同时存在N2、N2O1、N1O1、N1 O2、N1S1等杂原子类型。吸附色谱分离得到非碱性氮化物主要是极性较强的小分子化合物，而在酸液萃取分离碱性氮化物时，部分非碱性氮化物进入碱性氮组分中。

受分离方法和气相色谱操作温度的限制，气相色谱-质谱(GC-MS)鉴定出的氮化物只是焦化蜡油中氮化物相对分子质量较小的一部分，FT-ICR MS分析结果表明焦化蜡油中氮化物的分子量分布上限达到450 Da附近，但萃取出的碱性氮组分相对分子质量一般不超过350 Da, GPC和GC-MS实验结果支持这一结论。氮化物在GPC色谱柱上的保留受其相对分子质量、分子结构及流动相性质的共同影响，通过GPC并不能将焦化蜡油中氮化物严格按相对分子量大小有效分离。

关键词：焦化蜡油；含氮化合物；电喷雾；傅立叶变换离子回旋共振质谱

 

发表学术论文

1. [1]Zhu X, Shi Q, Zhang Y, Pan N, Xu C, Chung KH, Zhao S. Characterization of nitrogen compounds in coker heavy gas oil and its subfractions by liquid chromatographic separation followed by fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. Energy Fuels 2011;25(1):281–7
   https://doi.org/10.1021/ef101328n