[发明专利]重石油级分的HPLC分离和定量

说明书

发明背景

本发明涉及分析含烃的油的方法和系统。特别地，本发明涉及含烃的油的色谱分析以提供七类化合物(饱和物、1-4⁺环芳族化合物、硫化物和极性物质)的定量。

重石油流的组成分析对改进炼油厂作业的效率而言是必要的。但是，这些流太复杂以致即使借助最现代的分析技术/仪器也难以就这样分析详细组成信息。因此，必须将它们分级成不同种类化合物的亚类，以便可以使用表征工具(例如高分辨质谱法)进行详细/广泛的分子组成分析。制备液相色谱法(LC)已非常广泛地用于在主要三类化合物方面将重质流分馏，即“饱和物”(由正链烷烃、异链烷烃和环烷烃构成)、“芳族化合物”(由芳烃、芳族噻吩和一些硫化物构成)和“极性物质”(由含杂原子的复杂有机化合物构成)。另外，使用制备液相色谱法将“芳族化合物”基于芳环数进一步分级成主要四类芳族化合物，例如1-环、2-环、3-环和4+-环。尽管这些制备液相色谱法提供了相对较纯的级分和重量百分比数据，但LC分离非常费力耗时并因此成本很高。另外，这些分离不是非常环保，因为它们使用大量有机溶剂，必须将这些溶剂蒸发以得到纯级分。在许多情况下，特别是对R&D项目而言，只需要各种级分的重量百分比数据。

本发明提供了沸点为550至1050°F的石油流中存在的七类化合物(饱和物、1-4⁺环芳族化合物、硫化物和极性物质)的定量。以制备模式运行本发明使得我们可以加载和收集多毫克量的材料。在本发明中，所有七个级分都在单次运行中产生，而最常用的制备液相色谱分离需要两次或更多次大规模分离才能产生类似级分。本发明使用少于百分之一的溶剂。本发明的程序提供最常用的制备液相色谱分离的更快成本更低的替代方案，并足够灵活以解决许多精炼和化学品问题。

本发明概述

本发明是用于快速定量测定沸点为550°F至1050°F的重石油流中存在的七类化合物的自动分析高效液相色谱(HPLC)法。在这种沸程中包括真空瓦斯油(VGO)样品。这七类化合物是：“饱和物”、“芳环类1-4(4个级分)”、“硫化物”和“极性物质”。本发明的HPLC法被称作STAR7(7类化合物的Synthesis TARget)。这种类型的分析的结果涉及炼油厂样品和研究样品的组成分析。“综合(synthesis)”涉及数据一致化程序，其中调节详细的组成模型以匹配被称作目标的分析试验结果。在US 2007/0114377A1，Micro-Hydrocarbon Analysis中描述了组成模型和数据一致化程序。STAR7提供了该一致化过程中使用的七个分析试验结果。STAR7可用作用于开发烃样品的组成模型的分析程序的一部分。此外，STAR7可提供在评估受试样品的组成模型时将参考组成模型一致化所针对的目标。

分离中获得的数据可用于将其它测量结果(包括其它色谱分离方法和MS或GC/MS数据)一致化。使用这种方法并通过GC和MC方法进一步分析获得的分子组成信息可用于开发和应用用于工艺优化、监测和故障检修、原料和催化剂选择的炼油厂工艺模型，并充当典型流组成的参考(参见R.J.Quann和S.B.Jaffe(Ind.Eng.Chem.Res.，1992，31，2483-2497和Quann，R.J.和Jaffe，S.B.Chemical Engineering Science v51 no 10pt AMay 1996，第1615-1635页，1996)。

本发明包括下述特征。

该系统的扩展包括两个特征。首先，既使用用于“硫化物”分离的载银离子的强阳离子交换(Ag⁺/SCX)柱，又使用用于芳环类和“极性”化合物的优异分离的新的更有留持力的电荷转移柱。其次，优化新上市的蒸发光散射检测器(ELSD)，以将其应用首次扩展至高于550°F的较低沸点材料的定量测定。

用于准确测定七类化合物(即“饱和物”、“芳环类1-4+(4个级分)”、“硫化物”和“极性物质”)的蒸发光散射检测器(ELSD)的新型校准法。

样品的STAR7分析花费大约150分钟完成，并可以无人看管地分析一组25个样品。样品制备花费大约60分钟/10个样品。在典型分析中，将40微升在环己烷中的10毫克/毫升样品溶液注入STAR7系统。