基于质谱技术的重油分子组成表征研究进展
发布时间：2021-06-17 01:28
原油供应劣质化和产品要求清洁化的矛盾日益突出,为了优化炼化生产过程而提出了"分子炼油"的概念,即从分子组成与转化层面深入地了解并干预炼化过程。质谱技术是实现重油分子组成表征最强有力的工具,近年来傅里叶变换离子回旋共振质谱仪的发展和应用为研究复杂重油体系的分子组成提供了技术基础。以质谱技术为切入点,综述了重油分子组成的表征方法,并对重油分子组成表征的发展前景进行展望。
【文章来源】：石油化工. 2020,49(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
加拿大沥青脱沥青油523～593℃窄馏分负离子电喷雾电离（ESI），四甲基氢氧化铵电离促进剂条件下9.4 T（左）和21 T（右）FT-ICR MS分析结果对比：局部质量放大图（上）及O3类化合物等效双键数（DBE）-碳数分布图（下）[4]
由于FI产生的是分子离子峰，在数据处理的过程中需要精确的相对分子质量去计算可能对应的分子式，因此FI常配备具有高质量分辨率的飞行时间质谱仪（TOF MS）。同时由于FI需要将试样气化，因此常用GC/FI TOF MS联用技术。Hsu等[39]使用该技术分析了石油中沸点馏分油，得到芳烃类化合物及含硫化合物的组成及分布信息。祝馨怡等[40]使用固相萃取技术将减压馏分油分离为饱和分和芳香分，并分别进行GC/FI TOF MS分析，通过ASTM D2786及D3239的族组成数据对不同类型的化合物的响应进行校正，得到减压馏分油中不同类型化合物的含量及碳数分布信息。Qian等[41]使用GC/FI TOF MS分析减压馏分油，不仅得到了不同类型饱和烃、芳烃的碳数分布信息，还进一步区分了S1和S2类化合物，如图2所示。2.3.2 场解析电离技术
场解析电离（FD）技术需要先将试样溶解在合适的溶剂中，再涂抹在FD灯丝表面进行电离。FD适用于分析难挥发及热不稳定化合物[36]。Zhu等[42]使用固相萃取技术将不同来源的减压渣油分离得到的饱和分进行FD TOF MS分析，得到1～6环环烷烃的碳数分布信息。由于TOF MS的分辨率有限，一般低于7 000，对于减压馏分油中部分芳烃和噻吩类化合物已无法进行区分，如图3所示。有研究者试图将FD和FT-ICR MS联用，把传统FD源改造为可以连续进样的液体注入FD，但FD源需要高真空环境，更换试样时则需要破坏真空环境，因而该技术并没有得到进一步的推进[43]。Schaub等[44]设计了外接FD电离源，使用毛细管进行连续进样，分析石油窄馏分中的饱和烃、芳烃及含硫化合物。相关研究机构尝试将FD应用于FT-ICR MS，但由于正构烷烃电离效率低、FT-ICR MS仪器复杂、调试难度较大等原因，联用效果均不理想[43,45-46]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油组分高分辨质谱分析进展与展望[J]. 史权,张亚和,徐春明,赵锁奇,CHUNG Keng H. 中国科学:化学. 2014(05)
[2]重馏分油烃类碳数分布的气相色谱-场电离飞行时间质谱测定[J]. 祝馨怡,刘泽龙,田松柏,刘颖荣. 石油学报(石油加工). 2012(03)
本文编号：3234179
【文章来源】：石油化工. 2020,49(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
加拿大沥青脱沥青油523～593℃窄馏分负离子电喷雾电离（ESI），四甲基氢氧化铵电离促进剂条件下9.4 T（左）和21 T（右）FT-ICR MS分析结果对比：局部质量放大图（上）及O3类化合物等效双键数（DBE）-碳数分布图（下）[4]
由于FI产生的是分子离子峰，在数据处理的过程中需要精确的相对分子质量去计算可能对应的分子式，因此FI常配备具有高质量分辨率的飞行时间质谱仪（TOF MS）。同时由于FI需要将试样气化，因此常用GC/FI TOF MS联用技术。Hsu等[39]使用该技术分析了石油中沸点馏分油，得到芳烃类化合物及含硫化合物的组成及分布信息。祝馨怡等[40]使用固相萃取技术将减压馏分油分离为饱和分和芳香分，并分别进行GC/FI TOF MS分析，通过ASTM D2786及D3239的族组成数据对不同类型的化合物的响应进行校正，得到减压馏分油中不同类型化合物的含量及碳数分布信息。Qian等[41]使用GC/FI TOF MS分析减压馏分油，不仅得到了不同类型饱和烃、芳烃的碳数分布信息，还进一步区分了S1和S2类化合物，如图2所示。2.3.2 场解析电离技术
场解析电离（FD）技术需要先将试样溶解在合适的溶剂中，再涂抹在FD灯丝表面进行电离。FD适用于分析难挥发及热不稳定化合物[36]。Zhu等[42]使用固相萃取技术将不同来源的减压渣油分离得到的饱和分进行FD TOF MS分析，得到1～6环环烷烃的碳数分布信息。由于TOF MS的分辨率有限，一般低于7 000，对于减压馏分油中部分芳烃和噻吩类化合物已无法进行区分，如图3所示。有研究者试图将FD和FT-ICR MS联用，把传统FD源改造为可以连续进样的液体注入FD，但FD源需要高真空环境，更换试样时则需要破坏真空环境，因而该技术并没有得到进一步的推进[43]。Schaub等[44]设计了外接FD电离源，使用毛细管进行连续进样，分析石油窄馏分中的饱和烃、芳烃及含硫化合物。相关研究机构尝试将FD应用于FT-ICR MS，但由于正构烷烃电离效率低、FT-ICR MS仪器复杂、调试难度较大等原因，联用效果均不理想[43,45-46]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油组分高分辨质谱分析进展与展望[J]. 史权,张亚和,徐春明,赵锁奇,CHUNG Keng H. 中国科学:化学. 2014(05)
[2]重馏分油烃类碳数分布的气相色谱-场电离飞行时间质谱测定[J]. 祝馨怡,刘泽龙,田松柏,刘颖荣. 石油学报(石油加工). 2012(03)
本文编号：3234179
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