[发明专利]通过综合二维气相色谱法的模拟蒸馏

说明书

发明背景

本发明涉及石油或精炼料流的表征。

由于蒸馏是用于石油精炼工业的基本分离方法，必不可少的是基于它在精炼装置中的沸腾行为表征原油或精炼料流。实验室规模蒸馏是相对慢且昂贵的。因此，通过气相色谱法(GC)模拟蒸馏广泛用于石油工业中以预测沸点收率。重要工具是提供关于精炼期间蒸馏方法的参数设置的信息。

如现有技术中所实践的GC模拟蒸馏使用非极性柱(其基于沸点洗脱各分子)和火焰离子化检测器。然而，GC技术的新近发展已将分离从常规一维(1D)分离(例如沸点)发展至综合二维(2D)分离(例如沸点和极性)。综合二维气相色谱(2DGC或GC×GC)技术可用于模拟蒸馏。如果使用烃检测器如火焰离子化检测器(FID)，则最显著的优点是可测定各类化合物如饱和物、一环芳烃、二环芳烃和三环芳烃的总收率曲线和小计收率。如果使用元素选择性检测器如硫化学发光检测器(SCD)，则除了总收率外，可测定硫化合物类如硫醇/硫化物/噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩。同样，氮特异性检测器(具有2DGC)可用于测定各类含氮分子如脂族胺、吡咯、吲哚和咔唑的沸腾收率。

发明概述

本发明描述了通过综合二维气相色谱进行蒸馏模拟的方法，并将结果转化成具有作为沸点函数的预定化合物类的总收率和小计收率的蒸馏模拟。

新2D(2DGC或GC×GC)模拟蒸馏结果提供比传统1D模拟蒸馏结果更多的信息，尤其是在不同化合物类的收率方面。这些结果的最直接影响是测定原油和/或精炼料流的值。本发明还可以特别有价值地提供帮助精炼工业满足限制蒸馏产物中硫(和氮)水平的新的更严格规格的工具。

本发明的步骤基于其沸腾行为表征石油料流。该方法包括如下步骤：用二维气相色谱仪分离石油料流以测定作为温度的函数的极性，然后集成给定温度下的二维气相色谱以测定信号强度。

附图简述

图1显示柴油温度沸程中烃混合物的GC×GC色谱图。

图2显示基于图1中分离的化合物类的模拟蒸馏曲线。

图3显示如图1和2中含硫试样的GC×GC色谱图。

图4显示基于图3中分离的化合物类的试样的模拟蒸馏曲线。

优选实施方案详述

试验仪器和条件

2D GC(GC×GC)系统为LECO corp.(St.Jospeh，Michigan，美国)制造的peagus 4D，由配置有入口、柱和检测器的Agilent 6890气相色谱仪(Agilent Technology，Wilmington，DE)组成。使用具有100管瓶托盘自动取样器的分流/无分流进样系统。二维毛细管柱系统使用非极性第一柱(BPX-5，30米，0.25mm I.D.，1.0μm膜)和极性第二柱(BPX-50，3米，0.25mmI.D.，0.25μm膜)。毛细管柱均为SGE Inc.Austin，TX的产品。基于Zoex技术的双射流热调节装置(Zoex Corp.Lincoln，NE)(其为液氮冷却“捕集-释放”双射流热调节器)安装在这两个柱之间。火焰离子化检测器(FID)和硫化学发光检测器(SCD)(GE analytical Inc.)用于信号检测。将1.0μl试样在300℃下以75:1分流从入口注入。载气以1.0ml/分钟流动。烘箱编程为60℃保持0分钟，3℃/分钟递增至300℃保持0分钟。总GC运行时间为80分钟。调节周期为10秒。检测器的取样率为100Hz。在数据采集以后，将它通过伴随仪器的LECO软件包加工以定性和定量分析。显示-品质色谱图通过将数据转化成二维图像，将其通过商业程序(“Transform”(Research Systems Inc.Boulder，CO))加工而实现。将二维图像通过“PhotoShop”(Adobe System Inc.San Jose，CA)进一步处理以产生待出版图像。

模拟蒸馏转化通过将数字数据输入Excel表而进行并通过汇总相关的Excel表格产生模拟蒸馏曲线。温度标定通过使用正链烷烃混合物以产生在相同实验条件下的参比停留时间而进行。

实施例1

柴油温度沸程中烃混合物的GC×GC或2DGC-FID色谱图。

图1显示在柴油温度范围内沸腾的烃混合物的GC×GC(或2DGC)。该图显示饱和烃与1、2和3环芳烃的分离。