隨著世界石油資源的短缺和消費(fèi)需求的不斷增長,重油深加工顯得越來越重要,,重油族組成分析是煉油加工過程中較常用的分析項目之一,。在上世紀(jì)90年代初期開發(fā)的應(yīng)用于重油族組成分析的棒狀薄層色譜技術(shù)具有快速、靈敏的特點(diǎn),,但由于其定量校正欠缺,、準(zhǔn)確度較難統(tǒng)一,為此,,對校正因子進(jìn)行深入的研究是很有必要的,。本實驗以柱吸附色譜法為基準(zhǔn)測定校正因子,討論校正因子的影響因素,,從而為TLC/FID技術(shù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ),。
1 實驗部分TLC/FID法
1.1 儀器與試劑
采用潤揚(yáng)儀器公司的棒狀薄層色譜儀RY-CF19主機(jī);硅膠/氧化鋁色譜棒,。 層析分析色譜法:展樣工作臺,,展樣缸,恒溫恒濕保存箱,,RYH-300氫氣發(fā)生器,,RYA-3000空氣發(fā)生器,100 mL錐型瓶,,50 mL燒杯,。試劑:正庚烷 ( 分析純 ) ,甲苯 ( 分析純 ) ,,石油醚 ( 60~90 ℃ ) ,,苯 ( 化學(xué)純 ) ,乙醇 ( 化學(xué)純 ) ,中性氧化鋁,。
1.2 實驗方法
TLC/FID法:稱取約0.1 g重油樣品,,用3 mL甲苯溶解制得分析液。移取此試液0.8 μL分4次點(diǎn)在色譜棒上,。色譜棒移至盛有正庚烷的展開槽中,,展開到110 mm處,取出晾干,。再將色譜棒移至盛有甲苯的展開槽中,,展開到50 mm處,取出晾干,。將色譜棒在氫火焰上掃描,,通過色譜工作站得到色譜圖和色譜峰面積。
2 結(jié)果與討論
2.1 展開損失校正因子k的測定
選擇一種油樣,,用EC法測出飽和烴,、芳烴、膠質(zhì)的含量,。將該樣配制成不同濃度的系列樣品溶液,,用TLC/FID法分別測出不同濃度樣品溶液的未展開的積分響應(yīng)值及展開后飽和烴、芳烴,、膠質(zhì)各自的積分響應(yīng)值 ( 實測值 ),;在此基礎(chǔ)上求出各組分積分響應(yīng)值的損失值。在不發(fā)生損失時,,各組分的積分響應(yīng)值 ( 理論值 ) 應(yīng)為上述2部分之和,。關(guān)聯(lián)實測值和理論值求得各組分展開損失的校正因子。
對各類油樣的展開損失校正因子進(jìn)行了測定,,結(jié)果表明,,各類油的ksa、kar,、krs分別為1~2, 1~1.5, 1~2,。
2.2 檢測器響應(yīng)校正因子f的測定
在上述實驗基礎(chǔ)上,可以獲得TLC/FID法的總點(diǎn)樣量,;按EC法各組分的含量進(jìn)行分配,,可以得到各組分的點(diǎn)樣量;關(guān)聯(lián)各組分的點(diǎn)樣量和理論值,,便可求得各組分檢測器響應(yīng)的校正因子,。對各類油樣的檢測器響應(yīng)校正因子進(jìn)行了測定,結(jié)果表明,,各類油的fsa,、far、frs分別在8~20, 5~10, 8~20。
2.3 校正因子影響因素的理論分析
ksa,、kar,、krs是指飽和烴、芳烴,、膠質(zhì)在TLC/FID法展開過程中損失程度大小的物理量,其值越大,,說明組分損失越嚴(yán)重,。損失程度與重油的性質(zhì)有關(guān)。fsa,、far,、frs是指對飽和烴、芳烴,、膠質(zhì)各組分在檢測器上響應(yīng)的不一致而進(jìn)行校正的校正因子,,其數(shù)值大小與各族組成的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
從理論角度考慮,, ksa越大,,說明飽和烴與正庚烷的相溶性越好,飽和烴的相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越低或飽和烴組成的雜原子含量越低,。因為當(dāng)展開劑揮發(fā)時,,由于溶劑共揮發(fā)而產(chǎn)生損失,使測得的信號偏低,,從而校正因子ksa偏大,;沸點(diǎn)低 ( 相對分子質(zhì)量小 ) 的組成易揮發(fā),也使ksa偏大,;雜原子的極性比較強(qiáng), 在色譜棒上的吸附力比較大,,不易造成揮發(fā)損失, 則ksa偏小。
而fsa越大,,說明飽和烴族組成的雜原子含量越高或者相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越大,。因為組成的相對分子質(zhì)量越大,氫焰燃燒越不*,,則測定的信號越低,,校正因子fsa就越大;雜原子含量越高,,吸收氫焰燃燒樣品產(chǎn)生的自由電子越多,,測得的信號越小, fsa就越大。
同理, kar越大,,說明芳烴與甲苯的相溶性越好,,則芳烴的相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越低或芳烴組成的雜原子含量越低。而far越大,說明芳烴族組成的雜原子含量越高或者相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越大,。krs越大,,說明膠質(zhì)與甲苯的相溶性越好,膠質(zhì)的相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越低或芳烴組成的雜原子含量越低,。而frs越大,,說明膠質(zhì)族組成的雜原子含量越高或者相對分子質(zhì)量 ( 或沸點(diǎn) ) 越大。
2.4 校正因子影響因素的實驗解釋
2.4.1 校正因子與雜原子含量關(guān)聯(lián)
校正因子與雜原子含量的關(guān)系見表1,。
表1校正因子與雜原子含量的關(guān)系
以上油樣的平均相對分子質(zhì)量 (M) 基本相當(dāng) (380~590) ,,隨雜原子含量的增加,k值減小,, f值增大,,這與上述理論假設(shè)一致。
2.4.2 校正因子與M的關(guān)聯(lián)
校正因子與M的關(guān)系見表2,。
表2校正因子與M的關(guān)系
從相對分子質(zhì)量的分布來看,,這 2種油樣的飽和烴組成的相對分子質(zhì)量相當(dāng)。由于這2種油樣的雜原子含量基本相當(dāng),, 隨著M的增加,,k值減小,f值增大,。這與上述理論假設(shè)一致,。
2.4.3 校正因子與M和雜原子含量關(guān)聯(lián)
校正因子與M和雜原子含量的關(guān)系見表3。
由表3可以看出,,M和雜原子含量升高時,, f值增大,而k值減??;M增大而雜原子含量降低時,則f值和k值的變化視二者作用的大小而定,。
表3表明,,由于M相差比較大 ( 近200 ) , 雜原子含量相差比較少,故M對f的影響較雜原子含量大,。同時,,雜原子含量較高的混合減渣的f值均小于黏02的f值,而k值均大于黏02 的k值,,這說明黏02的M比南稠減渣大得多,,此時M對k和f的影響比雜原子大。另外,, 雜原子含量高的混合減渣的k值小,,M大的青海減渣的f值大,,此時雜原子對k的影響大,而M對f的影響也大,。
3 結(jié)論
a. 展開損失校正因子ksa,、kar、krs分別為1~2, 1~1.5, 1~2,;檢測器響應(yīng)校正因子fsa,、far、frs分別為8~20, 5~10, 8~20,。薄層色譜技術(shù)分析重油族組成時,,準(zhǔn)確度較差的主要原因是FID對各組分的響應(yīng)不一致。
b. 飽和烴,、芳烴和膠質(zhì)的ksa、kar,、krs隨著各族組成M的降低而增大,。
表3校正因子與M和雜原子含量的關(guān)系
c. 飽和烴、芳烴和膠質(zhì)檢測器響應(yīng)的校正因子fsa,、far,、frs隨著各族組成M及雜原子含量的升高而增大,而雜原子含量對膠質(zhì)校正因子frs影響較大,。