一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法与流程

本发明属于化学分析方法
技术领域：
，特别涉及一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法。
背景技术：
：煤、石油等加工业与族组成的研究都密切相关。煤焦油、重质油、沥青等物质的分析虽然已经过了很长时间的研究和发展，但是至今还没有提出煤沥青与石油沥青共混沥青的组分分析的高效测试方法。煤沥青和石油沥青的组份非常复杂，共混沥青有较广泛的应用，尤其用在铺路建设中，但其组成非常复杂，包含百万种以上物质。最常见的是将其用族组成分析方法，将共混沥青分割成几种不同组份，例如文献中常分割成四种组份或三种组份。薄层色谱分析法是常用的分析石油沥青的方法，但其少见用到煤沥青及共混沥青分析中，而且薄层色谱柱常出现堵塞烧结、结炭、失活等现象进而影响分离效果，同时由于其价格昂贵，定期更换会导致其经济性较差。此外，薄层色谱常使用火焰离子检测器，一般不考虑有机物燃烧影响及效应，将色谱峰值简单归一，但实际上族组成物质差异较大，燃烧峰值与组成有特定对应关系，简单归一时误差较大，而且对检测的操作要求也高，需要熟练技术人员操作，否则误差很大。CN1297815C涉及一种渣油、沥青烃族的族组成分析方法是将层析用硅胶活化加入层析柱中后加入活化的氧化铝，准确称量沥青或渣油样品，置入层析柱中，再加入氧化铝；取正庚烷加入层析柱，收集流出的烷烃段；将正庚烷和二氯甲烷配制溶液加入层析柱并收集流出的芳烃段；将二氯甲烷和四氢呋喃配制的溶液加入并收集流出的胶质段；将三个接受瓶溶剂抽干并衡重，准确称量各接受瓶，各接受瓶的增重即为各制备段的净重；计算得到分析结果。而煤沥青与石油沥青共混沥青由于体系中组分的变化，已不适用于上述方法进行分析，且上述方法操作时间较长，通常一组试验需要1-2天才能完成。技术实现要素：本发明特别针对煤沥青与石油沥青共混沥青提供一种组分分析方法，采用复合载体层析柱结合低毒冲洗溶剂对共混沥青的饱和烃，芳烃，胶质，前沥青烯及不溶物组分含量进行分析，层析柱连接减压装置，减少组分分析所需操作时间，节省冲洗溶剂用量，便于操作控制。本发明提供的一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法，包括如下步骤：(1)层析柱准备；将层析柱用脱脂棉封堵，从下到上分别装入活化的三氧化二铝、硅胶和活性炭，所述活性炭、硅胶和三氧化二铝采用等间距放置，所述层析柱中载体总高度为60mm-1200mm，所述层析柱下端接有蒸馏头接口，其中下端连接收集瓶，一侧接口连接有冷凝装置和减压装置。(2)样品的加入；将所述0.1g共混沥青溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，在滤液加入活性炭，放入烘箱烘干，将烘干样品置于层析柱中；(3)层析组分分离；a、饱和烃的冲洗和收集：将层析柱垂直固定于层析架上，在其下方放置称量过的一号收集瓶。在层析柱的上端插入漏斗，然后60℃正庚烷溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，黄色的饱和烃析出，至其流出的溶液为无色。此段分即为饱和烃段。b、芳烃的冲洗和收集：待步骤a不再有黄色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的二号接受瓶。选用甲苯溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，此段收集物即为芳烃段。c、胶质的冲洗和收集：待步骤b不再有褐色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的三号接受瓶，用三氯甲烷和甲醇进行冲洗操作，所述三氯甲烷和甲醇的体积比为95:5，每次20mL，分三次冲洗，此段的收集物则为胶质段。d、前沥青烯的冲洗和收集：待步骤c冲洗段不再有深褐色液体析出时，更换已称量的四号接受瓶，用四氢呋喃溶液进行冲洗操作，该段每次20mL，分三次冲洗。此段的收集物为前沥青烯段。e、各组分的干燥和确量:将上述四个收集瓶放入温度低于60℃的抽气装置中，将溶剂抽干并衡重，准确称量各收集瓶，各收集瓶的增重即为各制备段的净重。(4)共混沥青各组分计算公式：样品中饱和烃含量(W％)＝(饱和烃收集瓶的净增加重量/原样品量)×100％样品中芳烃含量(W％)＝(芳烃收集瓶的净增加重量/原样品量)×100％样品中胶质含量(W％)＝(胶质收集瓶的净增加重量/原样品量)×100％样品中前沥青烯含量(W％)＝(前沥青烯收集瓶的净增加重量/原样品量)×100％样品中不溶物含量(W％)＝100％-烷烃含量(W％)-芳烃含量(W％)-胶质含量(W％)-沥青质含量(W％)。优选的，所述煤沥青与石油沥青共混沥青是由煤沥青和石油沥青按比例混合，于100～200℃调制10～150min，制得煤沥青与石油沥青共混沥青。优选的，所述的煤沥青为中温或低温煤沥青。优选的，所述层析柱管长100～160mm，管径10～20mm；所述层析柱采用玻璃管。优选的，所述的冷凝装置采用冷凝管，所述减压装置包括压力表，压力调节阀及循环水真空泵。优选的，所述的冷凝装置与减压装置中间设置有缓冲瓶。优选的，所述溶剂添加采用漏斗淋洗。优选的，所述压力表的真空度为0.06～0.08MPa。与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：本发明采用复合载体层析柱结合低毒冲洗溶剂对共混沥青的饱和烃，芳烃，胶质，前沥青烯及不溶物组分含量进行分析，共混沥青族成份分离为五种组份，组份的有效分离可以判断混合沥青的性质并指导实际工程应用；本发明的层析柱载体采用三种复合载体，更利于混合沥青中多极性组分的吸附分离，且具有制备简单，成本较低及载体易再生活化等优点；此外，本发明还连接有冷凝装置和减压装置，防止溶剂挥发，减少组分分析所需操作时间，节省冲洗溶剂用量，便于操作控制。【附图说明】图1为本发明煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法的实验装置图；图中：1层析柱，2铁架台，3收集瓶，4冷凝装置，5缓冲瓶，6压力表，7压力调节阀，8真空泵，101活性炭载体，102硅胶载体，103三氧化二铝载体，104脱脂棉。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。为进行后续的组分对比，本发明实施例1，实施例2及对比例1中样品是由中温煤沥青与石油沥青(煤沥青与石油沥青重量比为2:8)的共混沥青A，是在150℃机械搅拌30min制得。为进行后续的组分对比，本发明各实施例3实施例4及对比例2中的样品是由低温煤沥青与石油沥青(煤沥青与石油沥青重量比为1:9)的共混沥青B，在150℃机械搅拌30min制得。实验装置组装：利用铁架台2固定层析柱1，层析柱下端连接有蒸馏头，蒸馏头下侧连接收集瓶3，蒸馏头一侧连接有冷凝装置4，冷凝装置经导管连接缓冲瓶5，缓冲瓶经导管连接压力表6，压力调节阀7和真空泵8。实施例1：实施例1提供的一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法，包括如下步骤：(1)首先层析柱准备：将管长100mm，管径10mm的层析柱下端用脱脂棉封堵，从下到上分别装入20mm高的三氧化二铝、20mm的活化硅胶及20mm的活性炭，下端接有蒸馏头接口，其中下端连接收集瓶，一侧接口连接有冷凝装置和减压装置，真空度控制为0.06Mpa；(2)样品的加入：将所述0.1g共混沥青A溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，在滤液加入活性炭，放入烘箱烘干，将烘干样品置于层析柱中；(3)层析组分分离：将层析柱垂直固定于层析架上，在其下方放置称量过的一号收集瓶。在层析柱的上端插入漏斗，然后60℃正庚烷溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，黄色的饱和烃析出，至其流出的溶液为无色；待不再有黄色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的二号接受瓶。选用甲苯溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，此段收集物即为芳烃段。胶质的冲洗和收集：待不再有褐色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的三号接受瓶，用三氯甲烷和甲醇进行冲洗操作，三氯甲烷和甲醇的体积比为95:5，每次20mL，分三次冲洗，此段的收集物则为胶质段。前沥青烯的冲洗和收集：待冲洗段不再有深褐色液体析出时，更换已称量的四号接受瓶，用四氢呋喃溶液进行冲洗操作，该段每次20mL溶剂，分三次冲洗。此段的收集物为前沥青烯段。(4)各组分的干燥和确量:将上述四个收集瓶放入温度低于60℃的抽气装置中，将溶剂抽干并衡重，准确称量各收集瓶，各收集瓶的增重即为各制备段的净重。实施例2：实施例2提供的一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法，包括如下步骤：(1)首先层析柱准备：将管长160mm，管径20mm的层析柱下端用脱脂棉封堵，从下到上分别装入活化的三氧化二铝40mm、活化硅胶40mm及活性炭40mm，下端接有蒸馏头接口，其中下端连接收集瓶，一侧接口连接有冷凝装置和减压装置，真空度控制为0.08Mpa；(2)将所述0.1g共混沥青A溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，在滤液加入活性炭，放入烘箱烘干，将烘干样品置于层析柱中；(3)层析组分分离：将层析柱垂直固定于层析架上，在其下方放置称量过的一号收集瓶。在层析柱的上端插入漏斗，然后60℃正庚烷溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，黄色的饱和烃析出，至其流出的溶液为无色；待不再有黄色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的二号接受瓶。选用甲苯溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，此段收集物即为芳烃段。胶质的冲洗和收集：待不再有褐色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的三号接受瓶，用三氯甲烷和甲醇进行冲洗操作，三氯甲烷和甲醇的体积比为95:5，每次20mL，分三次冲洗，此段的收集物则为胶质段。前沥青烯的冲洗和收集：待冲洗段不再有深褐色液体析出时，更换已称量的四号接受瓶，用四氢呋喃溶液进行冲洗操作，该段每次20mL溶剂，分三次冲洗。此段的收集物为前沥青烯段。(4)各组分的干燥和确量:将上述四个收集瓶放入温度低于60℃的抽气装置中，将溶剂抽干并衡重，准确称量各收集瓶，各收集瓶的增重即为各制备段的净重。实施例3：实施例3提供的一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法，包括如下步骤：(1)首先层析柱准备：将管长120mm，管径10mm的玻璃层析柱下端用脱脂棉封堵，从下到上分别装入活化的三氧化二铝30mm高、硅胶30mm及活性炭30mm，下端接有蒸馏头接口，其中下端连接收集瓶，一侧接口连接有冷凝装置和减压装置，真空度控制为0.06Mpa；(2)样品的加入，将所述0.1g共混沥青B溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，在滤液加入活性炭，放入烘箱烘干，将烘干样品置于层析柱中；(3)层析组分分离：将层析柱垂直固定于层析架上，在其下方放置称量过的一号收集瓶。在层析柱的上端插入漏斗，然后60℃正庚烷溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，黄色的饱和烃析出，至其流出的溶液为无色；待不再有黄色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的二号接受瓶。选用甲苯溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，此段收集物即为芳烃段。胶质的冲洗和收集：待不再有褐色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的三号接受瓶，用三氯甲烷和甲醇进行冲洗操作，三氯甲烷和甲醇的体积比为95:5，每次20mL，分三次冲洗，此段的收集物则为胶质段。前沥青烯的冲洗和收集：待冲洗段不再有深褐色液体析出时，更换已称量的四号接受瓶，用四氢呋喃溶液进行冲洗操作，该段每次20mL溶剂，分三次冲洗。此段的收集物为前沥青烯段。(4)各组分的干燥和确量:将上述四个收集瓶放入温度低于60℃的抽气装置中，将溶剂抽干并衡重，准确称量各收集瓶，各收集瓶的增重即为各制备段的净重。实施例4：实施例4提供的一种煤沥青与石油沥青共混沥青的组份分析方法，包括如下步骤：(1)首先层析柱准备：将管长130mm，管径15mm的玻璃层析柱下端用脱脂棉封堵，从下到上分别装入活化的三氧化二铝35mm高、硅胶35mm及活性炭35mm，下端接有蒸馏头接口，其中下端连接收集瓶，一侧接口连接有冷凝装置和减压装置。，真空度控制为0.08Mpa；(2)样品的加入，将所述0.1g共混沥青B溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，在滤液加入活性炭，放入烘箱烘干，将烘干样品置于层析柱中；(3)层析组分分离：将层析柱垂直固定于层析架上，在其下方放置称量过的一号收集瓶。在层析柱的上端插入漏斗，然后60℃正庚烷溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，黄色的饱和烃析出，至其流出的溶液为无色；待不再有黄色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的二号接受瓶。选用甲苯溶液进行冲洗操作，每次20mL，分三次冲洗，此段收集物即为芳烃段。胶质的冲洗和收集：待不再有褐色液体析出时，在层析柱下端更换称量过的三号接受瓶，用三氯甲烷和甲醇进行冲洗操作，三氯甲烷和甲醇的体积比为95:5，每次20mL，分三次冲洗，此段的收集物则为胶质段。前沥青烯的冲洗和收集：待冲洗段不再有深褐色液体析出时，更换已称量的四号接受瓶，用四氢呋喃溶液进行冲洗操作，该段每次20mL溶剂，分三次冲洗。此段的收集物为前沥青烯段。(4)各组分的干燥和确量:将上述四个收集瓶放入温度低于60℃的抽气装置中，将溶剂抽干并衡重，准确称量各收集瓶，各收集瓶的增重即为各制备段的净重。对比例1：取0.1g共混沥青样品A，溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，再应用薄层色谱法(TLC)分离，得到四种组分，最后再折算为五种组分的含量，结果见表1。对比例2：取0.1g共混沥青样品B，溶解于50ml四氢呋喃，然后过滤残渣，再应用薄层色谱法(TLC)分离，得到四种组分，最后再折算为五种组分的含量，结果见表1。上述实施例1-4及对比例1-2的各组份组成测试结果见表1。表1对共混沥青族组成分离的实验结果S(％)Ar(％)R(％)As(％)残渣实施例18.839.222.520.68.9实施例28.639.322.720.48.9实施例310.632.832.023.11.5实施例410.632.632.123.21.5对比例18.437.025.620.18.9对比例29.330.633.824.81.5由表可见，该分析方法能用作共混沥青族组成的分析方法，而且每种样品进行了三次重复试验，数据的重复性非常好(误差<1％)，表1中结果为三次试验的平均值；另外可以看出，所测结果与薄层色谱的数值有一定差异。分析认为，主要原因在于薄层色谱实验在数据处理时进行了峰面积简单的加和，再归一化，忽略了不同结构不同的面积响应值。而分析族组成主要研究不同结构的组成，所以简单加和一定会产生系统偏差。同时，不同担体高度对族组成也有影响，担体加入量少时，流动阻力更小，时间更短，但担体太少也会导致分离不完全，数据不准等。总之，该分析方法本发明的层析柱载体采用三种复合载体，更利于混合沥青中多极性组分的吸附分离，且具有制备简单，成本较低及载体易再生活化等优点；此外，本发明还连接有冷凝装置和减压装置，防止溶剂挥发，减少组分分析所需操作时间，节省冲洗溶剂用量，便于操作控制。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3