气相色谱-场电离高分辨飞行时间质谱在柴油详细组成分析中的应用

气相色谱-场电离飞行时间质谱联用方法(GC-FI TOF MS)结合了气相色谱在线分离和高分辨飞行时间质谱技术, 采用该技术表征了不同柴油样品的详细组成.结果表明,与现有的ASTM D2425相比,样品无需预分离,可直接进样分析,而且提供的样品信息更加丰富,能够同时得到柴油的烃类化合物和含硫、含氮化物类型分布和碳数分布。     

气相色谱-场电离飞行时间质谱测定柴油馏分中含硫化合物的形态分布

  采用气相色谱-场电离飞行时间质谱（GC-FI TOF HRMS）建立了柴油中含硫化合物形态分布的测定方法。该方法无需对样品中的含硫化合物进行分离富集,可直接进样分析,能够提供7类含硫化合物的类型和碳数分布的信息。     

固相萃取-气相色谱-飞行时间质谱测定柴油中烯烃的碳数分布

 采用Ag-SiO2固相萃取技术将含烯烃柴油分离为饱和烃组分和芳烃、烯烃混合组分,采用气-质联用和核磁共振等手段考察其分离效果,采用气相色谱-场电离-飞行时间质谱（GC/FI-TOF MS）测定芳烃、烯烃混合组分的烯烃含量和碳数分布。GC/FI-TOF MS的场电离技术可将化合物电离为分子离子,高分辨的飞行时间质谱可测定化合物的精确质量,因此根据烯烃化合物分子离子峰的精确质量对其进行定性分析,根据分子离子峰强度对其进行定量分析,可快速准确地得到烯烃的类型分布和碳数分布。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱分析直馏柴油馏分中硫化物的分子组成

The solid-phase extraction using Pd-Al2O3 as the stationary phase was employed to pre-separate the sulfur compoundsin straight-run diesel. The isolating effect was evaluated quantitatively by gas chromatography with a sulfur chemiluminescencedetector to harvest a satisfactory result. The identification of the structure of sulfur compounds by comprehensivetwo-dimensional gas chromatography coupled with the time-of-flight mass spectrometry indicated that cyclo-sulfides,benzothiophenes, dibenzothiophenes, dihydro-benzothiophenes and tetrahydro-dibenzothiophenes were included in straightrundiesel obtained from the Arab medium crude （AM）. A total of 259 individual compounds were detected and their molecularstructures were identified. The analytical method was approved as an effective way to characterize the composition ofsulfur compounds, which reduced the interference of other compounds, facilitated the data presentation and provided moredetailed information about molecular composition of sulfur compounds.     

气相色谱-飞行时间质谱联用仪测定柴油烃类分子组成的馏程分布

利用气相色谱-飞行时间质谱联用仪（GC-TOFMS）建立了测定柴油烃类分子组成的馏程分布的方法,可以得到柴油样品中各种类型烃类在不同馏程段的碳数分布与平均相对分子质量。利用所建方法研究了柴油中各种类型烃类平均分子结构随馏程的变化情况,发现柴油不同馏程段的平均相对分子质量与其芳烃含量和烃类异构化程度有关：芳烃含量越低、烃类异构化程度越高,该馏程段的平均相对分子质量越高。考察了柴油加氢精制前后烃类分子组成的馏程分布变化情况,柴油经加氢精制后,饱和烃的馏程分布基本不变,只是含量有所增加,芳烃的馏程分布在低馏分段没有变化,在高馏分段含量下降,导致产物的平均相对分子质量在高馏分段高于原料的平均相对分子质量。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱表征喷气燃料和生物航煤详细烃组成

采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS)和全二维气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC×GC-FID)构建石油基喷气燃料(简称喷气燃料)和生物基航空煤油(简称生物航煤)烃类分子水平表征方法。该方法利用 GC×GC-TOFMS的族分离特性和瓦片效应对喷气燃料和生物航煤的烷烃、环烷烃和芳烃等组分进行定性分析和碳数分布规律研究,将族分类信息由GC×GC-TOFMS转移至GC×GC-FID,并利用保留时间关联方程校正后进行定量。考察了不同来源喷气燃料和生物航煤的烃组成和碳数分布特点。结果表明,喷气燃料和生物航煤的芳烃和异构烷烃含量差异很大,不同来源的喷气燃料和生物航煤碳数分布有很大不同。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱鉴定柴油馏分中烯烃化合物

采用Ag-SiO2固相萃取法分离出二次加工柴油馏分中的烯烃,再采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)对烯烃组分进行详细表征。通过谱库检索、标准化合物保留时间、沸点与结构关系及全二维谱图特点对各类烯烃化合物进行鉴别,采用归一化法计算各种烯烃化合物的相对含量,并对比了焦化柴油馏分和催化裂化柴油馏分中烯烃类型及碳数分布。在焦化柴油馏分中共鉴定出1168个烯烃化合物,催化裂化柴油馏分中共鉴定出515个烯烃化合物。采用固相萃取法与全二维气相色谱-飞行时间质谱法相结合的技术分析柴油馏分中烯烃的组成,能有效降低柴油馏分中其他组分对烯烃定性定量的干扰,而且全二维谱图可以简单、清晰展现烯烃样品中各种烯烃化合物的分布,能直接分析目标单体化合物,快速准确得到类型和碳数分布信息。     

气相色谱-飞行时间质谱表征馏分油芳烃分子组成的馏程分布

建立了气相色谱-飞行时间质谱表征馏分油芳烃分子组成馏程分布的分析方法。以不同环数芳烃标样的沸点-色谱保留时间关系曲线为芳烃试样色谱图馏分切割的依据,利用此方法表征了试样Y中芳烃的分子组成、平均相对分子质量和平均结构的馏程分布。实验结果表明,各馏分段中芳烃的平均相对分子质量与此馏分段的温度呈良好的线性关系,相关系数为0.995 4,可由此预测芳烃试样在任意馏分段的平均相对分子质量;在相同馏分段中,芳烃不饱和度越高,平均碳数和平均相对分子质量越小,侧链碳率越低。该方法开拓了分子水平表征石油及其产品的新思路。     

全二维气相色谱-高分辨飞行时间质谱分析LCO中芳烃化合物

采用全二维气相色谱 高分辨飞行时间质谱(GC×GC/HR-TOF MS)对催化裂化轻循环油(LCO)中的芳烃化合物进行详细表征。通过质谱图解析、沸点信息和标准物质保留时间对比,结合仪器高分辨率的优势,确定LCO中的主要芳烃类型及结构。对相同Z值、但类型不同的芳烃在总离子流色谱图中的峰面积进行归一化计算,结合SH/T 0606-2005法测定结果,得到不同类型芳烃在LCO中的含量。结果表明：LCO中除含有Z值为-6的烷基苯类、Z值为-12的萘类和Z值为-18的菲类和蒽类化合物外,还含有Z值为-8的芳烃包含茚满类和四氢萘类化合物,以茚满类为主;Z值为-10的芳烃主要为茚类,含有少量的二环烷基苯类;Z值为-14的芳烃包含联苯类、苊类和二苯并呋喃类化合物,以苊类为主;Z值为-16的芳烃主要为芴类,不含苊烯类化合物。该方法可以提供更为详细的芳烃类型和单体化合物的分子组成信息。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱分析有机氯化物形态

基于全二维气相色谱-飞行时间质谱仪建立有机氯化物形态的定性分析方法，考察了不同高氯原油常压馏分中有机氯化物的分子形态及分布，结果表明常压石油馏分中有机氯化物形态主要有小分子（多）氯代烷烃/烯烃、氯苯酚、烷基氯苯、烷基氯苯胺、烷基氯代硝基苯等类型。综合分析了石油中有机氯化物的来源途径，并对部分途径进行初步实验考察，结果表明油田降黏剂中含有较多有机氯化物，主要以小分子（多）氯代烷烃/烯烃为主，还含有较多的氯代醇、酮、醚等，所考察的有机涂料中有机氯化物以1,2,3-三氯丙烷为主，其次含有较多的多氯取代醚。石油中有机氯化物存在形态的分子表征可为石油中氯来源排查，开发选择性吸附脱氯、加氢脱氯等工艺，以及设计吸附剂、氯转移剂和加氢脱氯催化剂等提供分子信息。     

离子淌度飞行时间质谱表征减压蜡油加氢脱氮过程中氮化物的变化

用配备了电喷雾电离源(ESI)的离子淌度飞行时间质谱(IMS-TOF MS),对不同温度下加氢的大庆减三线蜡油(VGO)中的碱性氮化物和中性氮化物进行了表征,探讨了加氢脱氮过程中氮化物的转化机理。氮元素分析结果表明,反应温度更高的加氢产物脱氮程度更深,大庆VGO的中性氮含量高于碱性氮,经过轻度脱氮处理后会出现中性氮含量低于碱性氮的情况,但深度脱氮后2种氮化物的含量相当。质谱表征结果显示：加氢前大庆VGO的中性氮化物以苯并咔唑和二苯并咔唑类化合物为主,碱性氮化物以吡啶类化合物为主。在脱氮程度较浅的大庆VGO样品里,中性氮化物的含量有所下降,还出现了环胺类碱性氮化物,这部分环胺类化合物在深度脱氮的大庆VGO样品中明显减少,说明中性氮化物经加氢后先生成了环胺类碱性氮化物,再进一步被加氢去除。研究结果表明,无论是中性氮化物还是碱性氮化物,不饱和度更高以及侧链更短、更少的氮化物都更容易被加氢去除。     

低共熔离子液体脱除焦化柴油中的碱性氮化物

制备低共熔离子液体四乙基溴化铵-丙二酸（物质的量比1:1）,采用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征,并以焦化柴油为原料考察该离子液体对碱性氮化物的脱除性能。结果表明四乙基溴化铵-丙二酸具有较好的碱氮脱除性能,在萃取时间30min,萃取温度30℃,剂油质量比1:1和沉降时间120min的条件下,碱氮脱除率可达93.6%,焦化柴油的碱氮含量降低到37μg/g。且该低共熔离子液体在回收利用4次后,在剂油质量比1:7的条件下,对碱性氮化物的脱除率仍可达62.9%,有较好的重复使用性能。     

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

 采用固相萃取技术将重馏分油分离为饱和烃和芳烃组分,并通过气相色谱-场电离飞行时间质谱联用仪（GC-FI TOF MS）分别进行分析。根据分子离子峰的精确相对分子质量可实现化合物的定性分析,根据分子离子峰强度进行定量分析,从而得到重馏分油饱和烃和芳烃的碳数分布信息。与现有的ASTM D 2786和D 3239烃类组成分析方法相比,本方法可提供更加详细的重馏分油烃类组成信息。     

色谱-三重四级杆质谱定量分析深度加氢脱硫柴油中的二苯并噻吩类化合物

利用选择反应监测模式（SRM）,建立了一种快速、灵敏的深度加氢脱硫柴油中二苯并噻吩类化合物（DBTs）的气相色谱-三重四级杆质谱(GC-QQQ-MS/MS)测定方法。以5种DBTs混合标样绘制标准曲线,对深度加氢柴油中的C0～C4烷基取代二苯并噻吩（C0～C4DBTs）进行定量。实验结果表明,该方法能够有效消除柴油中其他化合物的干扰,快速准确地测定深度加氢脱硫柴油中C0～C4DBTs的含量,而且重现性好,相对标准偏差低于10%,方法的线性相关系数R2>0.9996,检出限和定量限分别为0.0006～0.0017 mg/L和0.002～0.006 mg/L,回收率为98.23～114.59%。该方法适用于深度加氢脱硫柴油中DBTs的测定。     

Characterization of Nitrogen Compounds in Vacuum Residue and Their Structure Comparison with Coker Gas Oil

In this study, the heteroatom classes and molecular structures of nitrogen compounds in vacuum residue are characterized by the electrospray ionization(ESI) Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry(FT-ICR MS) combined with the Fourier transform infrared(FT-IR) spectroscopy. The results demonstrate that three basic nitrogen compounds, N1(in which a molecule contains one nitrogen atom, similarly hereinafter), N1O1 and N2, are identified by their positive-ion mass spectra, and three non-basic nitrogen compounds, N1, N1O1, and N1S1, are characterized by their negative-ion mass spectra. Among these nitrogen compounds, the N1 class species are the most predominant. Combined with the data of ESI FT-ICR MS and FT-IR, the basic N1 class species are likely alkyl quinolines, naphthenic quinolines, acridines, benzonacridines, while the abundant non-basic N1 class species are derivatives of benzocarbazole. In comparison with CGO, the N1 basic nitrogen compounds in VR exhibit a higher average degree of condensation and have much longer alkyl side chains.     

色谱法、质谱法及色谱/质谱法在测定重油烃类组成中的应用

分别详细系统地介绍了色谱、质谱及色谱／质谱法的原理和特点,综述了这几种方法在重油成分表征方面的应用。     

焦化柴油中二苯并噻吩类含硫化合物的加氢脱硫反应动力学

采用20 mL高压连续反应装置,在压力5.0 MPa、体积空速0.7～3.0 h^-1、氢/油体积比400、温度330℃的条件下,考察了焦化柴油中难脱除的二苯并噻吩类含硫化合物（DBTs）在工业化负载型NiMo/γ-Al₂O₃催化剂上的加氢脱硫（HDS）反应活性。采用气相色谱 脉冲火焰光度检测器（GC-PFPD）对加氢前后焦化柴油中含硫化合物进行了定量分析,研究了它们在深度HDS过程中的脱除规律,建立了难脱除DBTs的HDS反应一级动力学模型。焦化柴油的深度HDS过程中,DBTs尤其是4位和6位取代的DBTs是最难脱除的含硫化合物,各含硫化合物的HDS反应速率常数大小顺序为DBT、 4-MDBT、4-EDBT、3,6-DMDBT、4-E,6-MDBT、2,4,6-TMDBT、4,6-DMDBT。     

深度加氢柴油中苯并噻吩类化合物的测定

建立了基于气相色谱 四极杆串联飞行时间质谱（GC QTOF MS）直接测定深度加氢柴油中苯并噻吩类化合物（BTs）的方法。该方法可以实现超低硫柴油中BTs快速直接定性定量分析,具有较高的重复性和准确性,加标回收实验数据相对偏差低于5%,定量标准曲线线性系数均高于09990,测得（C0～C4）BTs化合物定量限为005 mg/L。利用该方法对深度加氢脱硫直馏柴油中的BTs进行定性定量分析,共鉴定苯并噻吩类化合物48种,并对直馏柴油不同程度加氢产品中的苯并噻吩类化合物定量分析。结果表明,深度加氢柴油中残留的BTs主要为C2 BTs和C3 BTs,在C1 BTs中2位和7位甲基取代BT更难通过加氢脱除。