硕士论文：煤液化油分子组成及加工转化规律

毕业去向：中航油南京空港油料有限公司

 

个人简介

自2023年加入课题组，师从史权教授。自2023年9月开始硕士研究生工作，于2026年5月完成硕士学位答辩。硕士期间研究课题为：煤液化油中含氧化合物分子组成及加工转化规律。系统解析含氧化合物分子结构与转化特性，利用酸碱萃取分离，柱色谱分离，硅烷衍生化等手段，通过气相色谱质谱联用、高分辨质谱等多种方法系统分析煤液化油中含氧化合物，为煤液化油品高效利用提供理论依据。

教育经历（选填）：

2019-2023 泰山学院 本科，化学工程与工艺

2023-2026  中国石油大学（北京） 硕士，化学工程

邮箱：gyq20001201@163.com

兴趣爱好：打羽毛球

 

硕士论文主要工作

（1）对煤间接液化油中含氧化合物进行分离和分析。针对费托合成油组成复杂、含氧化合物难以直接分析的问题，采用银离子改性硅胶柱色谱分离技术。利用Ag⁺与不饱和键及含氧官能团的可逆络合作用，实现烷烃、烯烃及含氧化合物的逐级分离。与传统直接进样GC-MS分析相比，该方法显著降低了样品复杂度，成功鉴定出醇、酮、醛等多类含氧化合物。

（2）对煤直接液化油中含氧化合物进行分离和分析。通过酸碱萃取将油品分离为酸性、碱性和中性三个组分，又进一步对中性组分进一步采用硅胶柱色谱极性梯度洗脱，在煤直接液化油中系统检出多种氧化物。

（3）揭示了煤直接液化一代、二代技术加氢过程中含氧化合物的逐级转化规律。基于高分辨质谱的煤液化油含氧化合物分子组成表征方法，通过对比分析神华一代、二代工艺产品，阐明了“液化初级产物→加氢稳定产物→加氢精制产品”的逐级脱氧路径，明确加氢稳定单元贡献约大数的氧脱除率。从分子层面证实二代工艺在液化阶段即实现了更高程度的加氢饱和。

 

硕士论文摘要

煤液化制油是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。煤液化油普遍具有低氢碳比、高氧含量的特征，其中含氧化合物严重影响油品稳定性和加氢催化剂活性，制约其高值化利用。因此，系统解析含氧化合物的分子组成及加氢转化规律，对优化工艺、开发高效催化剂具有重要意义。

本研究以煤间接液化油和煤直接液化油为研究对象。综合运用气相色谱（GC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）及Orbitrap高分辨质谱（Orbitrap MS）等技术，结合银离子改性硅胶柱色谱分离、酸碱萃取及硅胶柱色谱分离方法，开展含氧化合物的分离富集、组成解析及加氢转化规律研究。

煤间接液化油以正构烷烃和烯烃为主，直接GC-MS仅检出醇类。针对复杂样品建立银离子改性硅胶柱色谱分离方法，实现烷烃、烯烃及含氧化合物的高效分离。分离后鉴定出醇、酮、醛等多类含氧化合物，其中醇类含量最高、分布最广（C₅-C₂₂），酮类碳数范围最宽（C₆-C₂₇）。

煤直接液化油中，低分油和闪蒸油的氢/碳原子比分别为1.59和1.28，氧含量分别为1.38%和1.73%。酸碱萃取后的酸性组分主要是短侧链酚类化合物，其中以甲基苯酚最为丰富，同时检出萘酚、联苯二酚等；中性组分占主要部分，直接GC-MS仅检出二苯并呋喃；经硅胶柱色谱分离后，在亚组分中检出酮类化合物。负离子ESI高分辨质谱识别出O1-O4类含氧化合物：低分油中O1类以苯酚类（DBE=4）和萘酚类（DBE=7）为主，闪蒸油中以芘酚类（DBE=12）为主，表明馏分越重芳环缩合程度越高。

两代工艺均呈现“液化初级产物→加氢稳定产物→加氢精制产品”的逐级脱氧路径。高分辨质谱显示，含氧化合物以O1类单酚为主，加氢稳定后高缩合度酚类显著减少，加氢精制后残留少量难脱除的DBE=4的烷基苯酚，表明小分子酚类是深度脱氧的关键难点。两代工艺对比：一代工艺柴油产品中仍检出0.36%的氧和少量酚类残留；二代工艺在液化阶段即实现更高程度的加氢饱和（检测到四氢萘酚等中间体），最终石脑油和柴油产品中氧含量均低于检测限，实现含氧化合物的彻底脱除。

本研究明确了煤液化油中含氧化合物的分子组成特征及其在两代加氢工艺中的逐级转化规律，为煤液化工艺优化、加氢催化剂开发及煤基油品高值化利用提供了理论依据和数据支撑。

 

关键词：煤直接液化油；煤间接液化油；含氧化合物；分子组成；加氢转化；高分辨质谱