毕业时间：2025年6月（硕士）

毕业去向：中国石油蓝海新材料有限责任公司

导师：史权 教授；企业导师 曹青 高级工程师

学科专业：化学工程

研究方向：石油化学

 

学位论文题目

乙烯焦油分子组成表征

Molecular characterization of ethylene tar

 

论文摘要

乙烯焦油作为乙烯工业的副产品，在针状焦、炭材料和燃料油等领域具有重要应用价值。然而，其复杂化学组成与加工利用性能的关系并不明确。本研究结合高分辨质谱、色谱-质谱联用及核磁共振技术，系统解析乙烯焦油的分子组成及分布规律，为其高值化利用提供科学依据。

通过元素分析、模拟蒸馏、气相色谱质谱联用等方法表征了来自6个石化厂的乙烯焦油及其中1个焦油的实沸点蒸馏窄馏分的化学组成。结果表明，不同来源乙烯焦油的化学组成十分相似，芳香烃为主要组分，氢、碳元素占95 wt%以上，杂原子含量很低。乙烯焦油的馏程分布较宽，小于320 ℃馏分占40 wt%左右，主要为二和三环芳烃，鉴定出112种单体化合物，占焦油总量的约39.5 wt%，其中烯烃类化合物45种，主要为甲基取代的茚类化合物，且随馏分升高，烯基氢含量呈下降趋势。烯烃种类丰富，但总含量较低（小于5 wt%）。

利用傅立叶变换离子回旋共振质谱对乙烯焦油重组分进行分子组成表征。乙烯焦油中富含大分子芳香烃，大于320 ℃重组分中芳烃组分的相对分子质量分布在200~1200之间，分子碳原子数主要分布在C15~C60之间，上限超过 C80；分子缩合度分布范围很宽，等效双键数主要分布在 10~35之间，上限超过50，为目前发现的分子缩合度范围最宽的石油组分。芳烃结构特征主要表现为高度缩合的芳香环体系与较短的烷基侧链。采用氧化铝色谱柱,通过溶剂梯度洗脱将乙烯焦油分成饱和分、轻芳香分、重芳香分、胶质和沥青质五个组分，提高了组分回收率，并结合气相色谱质谱与傅立叶变换离子回旋共振质谱对各组分进行表征，揭示了其分子缩合度逐渐升高的分布规律。

通过化学衍生化反应及正、负离子电喷雾电离技术，表征乙烯焦油中杂原子化合物分子组成。杂原子化合物约占乙烯焦油组成的10 wt%左右，以单杂原子取代的稠环芳烃为主，分布特征与芳烃组成相似。本研究建立的多种技术协同表征方法，不仅揭示了乙烯焦油的分子组成规律，还为定向转化提供了关键结构参数，这些结果为优化乙烯焦油加工工艺、提高产品附加值提供了重要依据。

关键词：乙烯焦油；分子组成；多环芳烃；高分辨质谱

 

发表学术论文

1. [1]李硕凡, 刘雨轩, 吴建勋, 王婧, 朱悦, 张未来, 张亚和, 史权. 基于银型苯基磺酸键合硅胶分离及高分辨质谱分析石油中不同形态含硫化合物. 石油学报(石油加工) 2024;40(3):763–73.

2. [2]刘雨轩, 郑方, 陈菲, 曹青, 史权. 乙烯焦油烃类组成分析. 石油学报(石油加工) 2026:1–12.

发明专利 

一种分离石油油品含硫化合物的方法 202311820261.3