煤焦油石油醚萃余物族组分分离与分析

发布时间：2020-09-01 11:20

　　 煤焦油石油醚萃余物(CTPI)中含有丰富的酚类和多环芳香结构,因而具有很高的分离价值,其组分的分离与分析是其分级分质利用的前提。本文以CTPI为研究对象,分别通过柱层析与梯级萃取的方式对其进行分离,通过元素分析、GPC、Uv-fluorescence spectra、TG-FTIR、FTIR、13C NMR及Py-GC/MS对分离物进行分析,同时探究柱层析与梯级萃取在分离CTPI方面的优劣。柱层析分离过程以溶剂萃取-柱层析装置为分离器,依次以甲苯、乙醇、甲醇、四氢呋喃为洗脱剂对CTPI进行洗脱,得到甲苯洗脱物(TS)、乙醇洗脱物(EAS)、甲醇洗脱物(MAS)、四氢呋喃洗脱物(THFS)及未洗脱物(IS)。梯级萃取分离过程以脂肪抽提器为分离器,首先依次以乙醚、乙酸乙酯、四氢呋喃为萃取剂对CTPI进行萃取,得到乙醚萃取物(EE)、乙酸乙酯萃取物(EACE)、四氢呋喃萃取物(THFE)及四氢呋喃萃余物(THFR);随后依次以四氯化碳、甲苯为萃取剂对乙醚萃取物(EE)进行萃取,得到四氯化碳萃取物(CTE)、甲苯萃取物(TE)及甲苯萃余物(TR)。主要结论如下:(1)柱层析洗脱物中,分子量由小变大依次是TS、EAS、MAS、THFS,随着洗脱的进行,洗脱物的分子量逐渐增大。THFS、MAS、TS、EAS的最大多环芳香结构环数依次减小。含氮化合物主要存在于TS中,酸性化合物主要存在于EAS和MAS中,脂肪烃主要存在于THFS中,此外IS中含有含氧化合物、杂环化合物、酸性化合物及少量脂肪烃。洗脱物的总收率为55.30%。柱层析分离实现了CTPI中含氮含氧化合物、酸性化合物、脂肪烃的有效分离富集,但分离量过低。(2)梯级萃取分离物中,THFR、EE、CTE、TE、EACE、TR、THFE的分子量逐渐变大。THFE和THFR具有最大的多环芳香结构,TE、EACE、TR、CTE、EE的最大多环芳香结构环数依次减少。EE、EACE、THFE、THFR、CTE、TE、TR中均含有酸性化合物、脂肪烃、含氧化合物、芳香烃、杂环化合物等,只是在各分离物中的含量不同,THFE和EACE中甲氧基含量较多,TR中脂肪烃含量较低。分离物的总收率为98.40%。梯级萃取对CTPI中少部分组分实现了富集,且分离量大,但通过梯级萃取得到的分离物组分总体上重叠严重。(3)在分离、富集效果方面柱层析强于梯级萃取;在分离量方面梯级萃取强于柱层析。梯级萃取适合粗分离,而柱层析适合分离纯化。
【学位单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ524;O658.2
【部分图文】：

图 2-1 煤焦油四组分分析路线图Figure 2-1 The flow path of analysis of the four components of the coal tar图 2-1 为煤焦油四组分分析路线图。进行四组分实验之前需要对煤焦油进行脱理。首先对煤焦油进行常压蒸馏脱水，得到脱水煤焦油，用适量的四氢呋喃将油溶解，经过离心过滤脱渣得到脱水脱渣煤焦油。称取 m g 脱水脱渣煤焦油按油沥青四组分测定法（NBSHT0509-2010）将脱水脱渣煤焦油分成四组分，将组分回收溶剂后，置于真空干燥箱干燥 1 h，取出后置于干燥器里冷却至室温分别得到饱和分质量 m1，芳香分质量 m2，胶质质量 m3，沥青质质量 m4。洗 GC/MS 分析，沥青质进行 TG-FTIR 及 FTIR 分析。3 煤焦油四组分收率计算根据式（2.1）来计算煤焦油四组分含量 Xt

图 2-2 洗脱物总离子色谱图Figure 2-2 Total ion chromatogram of eluates图 2-2 为洗脱物的总离子流色谱图。表 2-6 为洗脱物中质量分数大于 0.5 %组分果。存在较多同分异构体出现在检测到的化合物中，例如各种取代位的甲基为甲基萘酚。由图 2-2 和表 2-6 可知，饱和分中检测出 50 种化合物，芳香分中2 种化合物，胶质中检测出 115 种化合物。表 2-6 洗脱物部分组分的分析结果Table 2-6 Part of compounds detected by GC-MS in eluates饱和分 芳香分 胶质化合物百分含量/wt%保留时间/min化合物百分含量/wt%保留时间/min化合物百分含量/wt%保时/m羟基芴 0.65 45.00 蒽 1.48 39.73 萘酚 0.69 29C21 烯 0.76 47.87 菲 1.79 40.12 萘酚 2.05 30基乙基对1.03 48.27 二氢甲基蒽 0.56 41.17 甲基萘酚 3.63 33

第二章 煤焦油基本性质及四组分分析24 烷（质量分数为 14.62 %）为峰值向两侧逐渐减少。芳香分中芳香烃的含量含惹烯、蒽、菲、取代芳烃等，其中惹烯的含量最高（质量分数为 9.36 %）。性化合物的含量最高，主要是酚类化合物，酚类化合物的质量分数为 51.17 %

【参考文献】

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4 陈晰;杨宏伟;姚婷;郝敬团;李召良;;煤焦油分离分析技术发展研究[J];广州化工;2013年13期

5 蔡闯;陈莹;彭莉;朱来福;;煤系针状焦生产工艺的研究[J];燃料与化工;2013年03期

6 曹东伟;张海燕;薛永兵;赵普;;煤沥青与石油沥青混合调制道路沥青的研究[J];燃料化学学报;2012年06期

7 金洁;刘春法;单长春;;浅析制煤系针状焦的闪蒸法和溶剂法的区别[J];上海化工;2011年08期

8 张建华;;从节能减排谈针状焦的发展前景[J];炭素技术;2011年02期

9 魏晴;魏贤勇;吕洁;刘绍鹏;宗志敏;;柱层析技术在煤及生物油中有机成分分离与分析的应用[J];化工时刊;2010年11期

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4 赵世贵;磁场作用下煤系针状焦的制备及其性能研究[D];太原理工大学;2010年

本文编号：2809663