毕业时间：2023年6月（硕士）

毕业去向：中国石油西南油气田天然气研究院

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

石油芳烃分子组成分析方法及应用

Molecular Characterization of Aromatic Hydrocarbons in Petroleum: Methodology and Application

 

论文摘要

芳烃是石油中利用价值较高的一类烃类化合物，从分子层面研究石油芳烃的化学组成，可以为“分子管理”技术提供基础分子组成数据，从而为石油高效加工工艺的开发提供理论指导。本文以石油芳烃的化学衍生化结合高分辨质谱的分析方法和该方法在不同原油及原油产品油中的应用为研究对象，完成了石油芳烃分析方法的改进和分析结果的验证，揭示了不同原油及原油产品油中的芳烃分子组成分布规律。主要内容包括：本文对石油芳烃衍生化分析方法——固相磺化法进行了条件上的优化和分析结果的验证，原方法中，芳烃化合物经过固体磺化剂——硅胶磺酸磺化反应后，产物中的芳磺酸经过量氢氧化钠转化为强极性的磺酸盐，从而实现在电喷雾电离源下的电离。但在进行磺化产物纯化的步骤中因为 PPL反相柱的填料需要盐酸酸化处理，从而导致了影响芳磺酸盐电离的 NaCl缔合体的产生。本文提出以超纯水冲洗 PPL反相柱的方法成功脱除了影响芳磺酸盐电离的 NaCl缔合体，之后，对固相磺化法的结果进行了重复性、重现性及反应选择性的验证。证明了固相磺化法的分析结果具有良好的重复性和重现性，同时也证明了，在硅胶磺酸的磺化反应中，对于不同环数的芳烃不存在反应选择性。

将固相磺化法应用至不同生产工艺的蜡油，不同地理位置的原油，及原油四组分的芳烃分析中，揭示了它们的芳烃分子组成分布特征。然后，引入了石油化学中的平面极限概念，揭示并阐述了芳烃在饱和分、芳香分及胶质间的分布规律。

将固相磺化法与新兴的芳烃分析方法——大气压化学电离（APCI）对于其中两种蜡油的芳香分的芳烃分析结果进行对比，以气相色谱质谱联用仪（GC-MS）标准方法的分析结果为依据，证明了固相磺化法的分析结果相对于 APCI方法更加可靠与稳定。

关键词：芳烃；磺化反应；原油四组分；平面极限；高分辨质谱

 

发表学术论文

1. [1]Wang J, Xie L, Peng Y, Yin T, Jiang H, Wang Z, Wang Y, Zhou Q, Xu C, Shi Q. Molecular composition of direct coal liquefaction products obtained from the shenhua industrial plant. Fuel 2024;357
   https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129735

2. [2]Wu JX, Li SF, Li QF, Yan F, Zhou QL, Ma S, Zhang YH, Zhao SQ, Shi Q. Characterization of chemical composition of high viscosity heavy oils: Macroscopic properties, and semi-quantitative analysis of molecular composition using high-resolution mass spectrometry. Petrol Sci 2024;21(5):3612–20
   https://doi.org/10.1016/j.petsci.2024.02.019