毕业时间：2012年6月（硕士）

毕业去向：中国寰球工程有限公司北京分公司

导师：赵锁奇 教授； 史权 副教授

学科专业：化学工艺

研究方向：重质油化学

 

学位论文题目

塔河减渣超临界流体萃取分馏评价和金属有机化合物的研究

Characterization of Tahe Vacuum Residue by Supercritical Fluid Extraction and FT-ICR Mass Spectrometry

 

论文摘要

本论文以塔河减压渣油为研究对象，利用超临界流体萃取分馏技术（SFEF）将其分割成若干窄馏分，然后对塔河减压渣油及其窄馏分的物理性质和化学组成进行系统表征。

此外，本论文还采用溶剂萃取和柱色谱分离相结合的方法，对金属钒含量较高的窄馏分进行了钒卟啉富集实验，从而利用搭载电喷雾电离源（ESI）的傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）在分子组成层面上对塔河减压渣油中金属钒卟啉化合物的类型及分布进行分析鉴定。

超临界流体萃取分馏实验及相关性质的分析结果表明，塔河减压渣油属于一种罕见的高沥青质、高胶质、高残炭、高金属（镍少钒多）的重质高粘度原油。利用戊烷为超临界萃取溶剂，可以将塔河减压渣油切割成10个窄馏分和1个萃余残渣，累计收率为51.07%。经超临界流体萃取分馏之后，沥青质组分几乎全部富集在萃余残渣中，金属镍钒也几乎全部富集在最后几个窄馏分和萃余残渣中。本论文对塔河减压渣油的性质表征，为制定该重油的加工方案提供了充足的理论支撑。

针对塔河减压渣油金属钒含量较高的特点，本论文以塔河减压渣油及其窄馏分为研究对象，首先用甲醇为溶剂进行索氏抽提，再用硅胶柱对萃取物进行分离，通过改变流动相极性，将萃取物分割成7个亚组分。紫外-可见光谱和元素分析结果表明，亚组分1，2中不含有镍、钒卟啉，亚组分3中富集镍卟啉，亚组分4，5，6，7中含有钒卟啉，且主要富集在亚组分5和6之中。本论文利用 ESI FT-ICR MS在塔河减压渣油及其窄馏分中共检测出4种类型的钒卟啉化合物，分别为初卟啉（ETI O）、脱氧叶红初卟啉（DPEP）、双环脱氧叶红初卟啉（Di-DPEP）和玫红初卟啉（Rhodo-ETIO），碳数分布分别为C26-C59、C24-C59、C24-C59和C26-C60，其中ETIO型钒卟啉占主要类型。

本论文在对钒卟啉定性研究的基础之上，还考察了紫外-可见光谱对石油卟啉定量分析的可靠性。通过对不同浓度卟啉模型化合物的定量分析发现，样品的溶液浓度对定量结果存在很大影响。随着溶液浓度的增加，测得的卟啉质量先快速增加后趋向平缓并接近真实值。因此，对于石油中卟啉化合物的定量问题还需要从方法学上进一步验证。

关键词：超临界流体萃取分馏；石油卟啉；紫外可见光谱；傅立叶变换离子回旋共振质

 

发表学术论文

1. [1]Zhao X, Liu Y, Xu C, Yan Y, Zhang Y, Zhang Q, Zhao S, Chung K, Gray MR, Shi Q. Separation and characterization of vanadyl porphyrins in venezuela orinoco heavy crude oil. Energy Fuels 2013;27(6):2874–82
   https://doi.org/10.1021/ef400161p