毕业时间：2015年6月（硕士）

毕业去向：大庆油田设计院有限公司

导师：史权 教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气化学

 

学位论文题目

石油馏分油分子组成定量分析方法及应用法及应用

Quantitative Analytical Methods for Molecular Composition of Distillate Oils and Their Applications

 

论文摘要

从分子层次认识石油加工过程，优化加工工艺及预测产品性质，提升分子价值是当前炼油技术发展的趋势。开发基于分子管理的炼油技术，需要对原料和产品进行详细的分子组成表征，尽管针对不同馏分油已经建立了多种分析方法，但缺乏系统的分析方案。本文以焦化液体产物为研究对象，利用气相色谱、高分辨质谱等手段，建立和完善汽油、柴油、蜡油及其混合组分的分析方法，并对来自8个炼油厂的焦化液体进行系统的分子组成分析。

利用毛细管气相色谱法（GC-FID）分析汽油单体烃组成，结合硫化学发光检测器（SCD）分析了汽油馏分中硫化物组成，对汽油中烃类及非烃类均可以做到定量分析。柴油和蜡油馏分组成相对复杂，无法单纯地利用气相色谱法得到烃类详细的分子组成信息，在本论文中利用气相色谱-场电离飞行时间质谱（GC-FI TOF MS）分析了柴油馏分中烃类分子组成，得到了15种化合物类型和碳数分布信息。将蜡油分离成了饱和分和芳香分，分别对饱和分和芳香分进行GC-FI TOF MS分析，得到了共20种烃类化合物及碳数分布信息。利用电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱（ESI FT-ICR MS）分析了柴油和蜡油馏分中氮化物和氧化物存在类型及碳数分布，并结合甲基衍生化反应确定其中硫化物的分布情况。但是由于ESI电离源对不同化合物的电离效率难以确定，且质谱端对小分子有明显的歧视作用，所以分析结果并不能给出准确的定量信息，需参考元素分析结果给予必要的修正。

本论文中对八种不同炼厂焦化液体产物进行了色谱和高分辨质谱分析，观察其组成之间的共性与差异，结果表明八种不同组成来源原料经过延迟焦化过程后，焦化液体产物在烃类和杂原子化合物上均具有相似的化合物类型，及相近的分子量和碳数分布范围，焦化原料的不同主要影响各类型化合物之间的相对含量。同类型化合物在八种焦化液体中的分布基本一致，烃类化合物中以正构烷烃和烯烃为主体，杂原子化合物则随核心基团呈现不同的分布状态。非碱性氮化物和硫化物在焦化反应过程中，其长侧链取代基团容易发生断裂，液体产物中仅保存特定母核结构及剩余的短侧链。然而碱性氮化物和酚类在反应过程中则保留了较长侧链，展现了不同的反应行为，在后续加工利用中应予以区别对待。

关键词：焦化液体；分子组成；色谱；ESI FT-ICR MS

 

发表学术论文

1. [1]Hu M, Guo C, Zhang L, Zhao S, Chung KH, Xu C, Shi Q. Petroleum heteroatom compounds in various commercial delayed coking liquids: Characterized by ft-icr ms and gc techniques. Sci China Chem 2017;60(2):284–92
   https://doi.org/10.1007/s11426-016-0168-1