一种原油样品的快速前处理装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种原油样品的快速前处理装置，其包括注射器、容纳在注射器内的萃取溶剂、冷凝器、密封垫、玻璃棉、样品池、氮气管路、加热装置。注射器包括筒体和注射针头。玻璃棉设置在样品池内部。玻璃棉用于负载待检测样品。密封垫用于密封样品池口。冷凝器用于冷却注射器筒体内的萃取溶剂。萃取溶剂通过注射针头滴入至样品池内的玻璃棉中。加热装置用于加热样品池。氮气管路用于使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹，并通过注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出。本发明还提供一种原油样品的快速前处理方法。本发明具有试剂用量少、萃取时间短、富集率高、使用方便、成本低等特点，是一种绿色、高效、环境友好型的原油样品前处理方法。
【专利说明】一种原油样品的快速前处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油样品分离分析【技术领域】，尤其涉及一种原油样品的快速前处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]为了提高原油的采收率和科学指导油气勘探与开发，对原油化学组成进行全面准确的剖析显得至关重要。原油样品具有复杂的化学组成，对原油中化合物的分析首先要进行样品的前处理，即把饱和烃、芳烃、胶质、浙青质分开，然后利用气相色谱-质谱仪测定所需要的目标化合物，根据不同目标化合物的相对量或绝对量用于判断油气性质(类型与成熟度)、进行油源对比、判识沉积环境、地层划分等，也可利用一些化合物含量的变化确定油气运移的方向，为油气勘探服务。然而，原油是一种极端复杂的混合物，尽管气相色谱/质谱法已经具有很高的分辨率，仍然很难对原油中的组分进行理想分离，在色谱图上常出现一系列共流出峰，除了出现色谱峰重叠现象外，有时还表现为连续的基线抬升(即常说的“鼓包”)。这些共流出的“鼓包”组分被称为难分辨复杂混合物(Unresolved ComplexMixtures，UCMs)，在生物降解原油中UCMs包含的化合物数目更是高达250，000个。原油组成的复杂性及UCMs的存在导致大量有用的地球化学信息丢失，因此，对原油中的化学组成分析一直是国内外研究的热点问题。
[0003]为了提高对原油组分的分辨率，需要对样品进行必要的前处理，以减轻色谱分离的负担。然而，目前普遍采用的前处理方法存在如下不足:1)方法繁琐，耗时很长；2)需要用大量萃取溶剂，对人、环境有不良影响；3)对操作技能要求较高，否则实验结果重现性就难令人满意；4)方法对油样中待测组分的回收率偏低，造成部分组分的丢失，从而改变化合物在原油中的含量比，最终得到失真的地球化学信息。因此，亟待开发一种绿色、高效、环境友好型的原油样品前处理方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种高效简单的原油样品的快速前处理装置及方法。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:
[0006]一种原油样品的快速前处理装置，其包括注射器、容纳在注射器内的萃取溶剂、冷凝器、密封垫、玻璃棉、样品池、氮气管路、及加热装置，所述注射器包括筒体和注射针头，所述玻璃棉设置在样品池内部，所述玻璃棉用于负载待检测样品，所述密封垫用于密封样品池口，所述冷凝器用于冷却注射器筒体内的萃取溶剂，所述萃取溶剂通过注射针头滴入至样品池内的玻璃棉中，所述加热装置用于加热样品池，所述氮气管路用于使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹，并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出。
[0007]上述方案中，所述前处理装置还包括不锈钢丝，所述不锈钢丝插入至注射器筒体内。[0008]一种原油样品的快速前处理方法，其特征在于，它包括以下步骤:
[0009]I)将两通的样品管的下端装入玻璃棉，然后将6.0-8.0mg待检测样品加入到样品管的玻璃棉上；
[0010]2)通过加热装置对样品管进入预热，预热温度为20°C，预热时间为15-30min ；
[0011]3)预热结束后，将注射器筒体冷却至_4°C?_5°C，并使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹，并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出，所述氮气的流速为 l_2ml/min ；
[0012]4)将装好样品的样品管置于加热装置中，加热温度为280_320°C，并用密封垫密封样品池口 ；
[0013]5)将注射器的注射针头插入至样品池中，然后在注射器的筒体内加入萃取溶剂10-60 μ L,开始萃取,萃取时间为l_5min ;
[0014]6)萃取结束后，迅速拔出注射器，将萃取溶剂推进至定容试管，随后用溶剂洗涤注射器，将洗涤溶剂与萃取溶剂混合并定容至0.5-1.5mL，然后取出I?2 μ L定容液进行气相色谱分析。
[0015]上述方案中，在步骤5)中将注射器的注射针头插入至样品池中后，还包括往注射器筒体里插入不锈钢丝的步骤。
[0016]上述方案中，当萃取溶剂大于10 μ L时，将所述不锈钢丝卷成螺旋型。
[0017]本发明的有益效果为:本发明对原油样品中的化学组分进行快速、完全萃取和浓缩，在5分钟内即可实现对原油样品中化学组分的完全萃取，该方法具有试剂用量少(微升级)、萃取时间短、富集率高、使用方便、使用费用低等特点，是一种绿色、高效、环境友好型的原油样品前处理方法，可应用于油气勘探领域中各种原油样品的前处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例提供的原油样品的快速前处理装置的结构示意图。
[0019]图2为实施例1中的注射器微萃取法(A)和传统柱层析法(B)对一个典型原油样品进行处理后得到的气相色谱图。
[0020]图3为实施例2中的注射器微萃取法(A)和传统柱层析法(B)对一个典型原油样品进行处理后得到的气相色谱图。
[0021]图4为实施例3中的注射器微萃取法(A)和传统柱层析法(B)对一个典型原油样品进行处理后得到的气相色谱图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，其为本发明实施例提供的一种原油样品的快速前处理装置，其包括注射器、容纳在注射器内的萃取溶剂2、冷凝器3、密封垫6、玻璃棉7、样品池10、氮气管路
9、加热装置8、及不锈钢丝4。注射器包括筒体I和注射针头5。在本实施例中，注射器的芯杆被取出。玻璃棉7用于负载待检测原油样品。玻璃棉7设置在样品池10内部。密封垫6用于密封样品池口。冷凝器3用于冷却注射器筒体I内的萃取溶剂2。萃取溶剂2通过注射针头5滴入至样品池10内的玻璃棉7中。加热装置8用于加热样品池10。不锈钢丝4插入至注射器筒体I内。氮气管路9用于使氮气自玻璃棉7底部自下而上喷吹，并通过注射针头5喷吹至注射器筒体I内，由注射器筒体I 口排出。本实施例中的冷凝器3为液氮冷凝器。
[0025]本实施例还提供一种原油样品的快速前处理方法，它包括以下步骤:
[0026]I)将两通的样品管的下端装入玻璃棉，然后将6.0mg待检测样品加入到样品管的玻璃棉上；
[0027]2)通过加热装置对样品管进入预热，预热温度为20°C，预热时间为15min ；
[0028]3)预热结束后，将注射器筒体冷却至-4°C，并使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹,并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出，所述氮气的流速为2ml/min ；
[0029]4)将装好样品的样品管置于加热装置中，加热温度为280°C，并用密封垫密封样品池口 ；
[0030]5)将注射器的注射针头插入至样品池中，然后在注射器的筒体内加入萃取溶剂10 μ L,开始萃取，萃取时间为5min ；
[0031]6)萃取结束后，迅速拔出注射器，将萃取溶剂推进至定容试管，随后用溶剂洗涤注射器，将洗涤溶剂与萃取溶剂混合并定容至1.5mL，然后取出I μ L定容液进行气相色谱分析。
[0032]图2Α为使用本实施例的前处理方法得到的气相色谱图。图2Β为采用传统柱层析处理原油样品得到的气相色谱图。传统柱层析处理原油样品(从取样到进样分析)需要2-3天，而本方法只需30分钟左右；传统方法需要大量有机溶剂(正己烷、二氯甲烷等)，本方法只需10-60 μ L有机溶剂。从图2Α中还可以看出:本方法可以捕集到许多高挥发性的轻烃组分，而传统方法轻烃大量损失。这表明本方法是一种更加高效、灵敏的原油样品前处理方法，具有较好的应用前景。
[0033]需要说明的是，在步骤5)中将注射器的注射针头插入至样品池中后，还包括往注射器筒体里插入不锈钢丝的步骤，以免萃取溶剂冒出注射器。插入不锈钢丝之前用二氯甲烷等溶剂洗涤不锈钢丝。本发明中，由于氮气不断的喷吹，使得注射器筒体内的萃取溶剂不会塌落下来。加热完毕后，待仪器温度降为45度后，取出样品管。
[0034]实施例2
[0035]本实施例的原油样品的快速前处理装置与实施例1相同，不同之处在于前处理方法。
[0036]本实施例的原油样品的快速前处理方法包括以下步骤:
[0037]I)将两通的样品管的下端装入玻璃棉，然后将7.0mg待检测样品加入到样品管的玻璃棉上；
[0038]2)通过加热装置对样品管进入预热，预热温度为20°C，预热时间为20min ；
[0039]3)预热结束后，将注射器筒体冷却至_5°C，并使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹,并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出，所述氮气的流速为lml/min ；[0040]4)将装好样品的样品管置于加热装置中，加热温度为300°C，并用密封垫密封样品池口 ；
[0041]5)将注射器的注射针头插入至样品池中，然后在注射器的筒体内加入萃取溶剂60 μ L,开始萃取，萃取时间为3min ；
[0042]6)萃取结束后，迅速拔出注射器，将萃取溶剂推进至定容试管，随后用溶剂洗涤注射器，将洗涤溶剂与萃取溶剂混合并定容至0.5mL，然后取出I μ L定容液进行气相色谱分析。
[0043]需要说明的是，在步骤5)中将注射器的注射针头插入至样品池中后，还包括往注射器筒体里插入不锈钢丝的步骤，以免萃取溶剂冒出注射器。当萃取溶剂大于10 μ L时，将不锈钢丝卷成螺旋型。
[0044]实施例3
[0045]本实施例的原油样品的快速前处理装置与实施例1相同，不同之处在于前处理方法。本实施例的原油样品的快速前处理方法包括以下步骤:
[0046]I)将两通的样品管的下端装入玻璃棉，然后将8.0mg待检测样品加入到样品管的玻璃棉上；
[0047]2)通过加热装置对样品管进入预热，预热温度为20°C，预热时间为30min ；
[0048]3)预热结束后，将注射器筒体冷却至_5°C，并使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹,并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出，所述氮气的流速为lml/min ；
[0049]4)将装好样品的样品管置于加热装置中，加热温度为320°C，并用密封垫密封样品池口 ；
[0050]5)将注射器的注射针头插入至样品池中，然后在注射器的筒体内加入萃取溶剂30 μ L,开始萃取，萃取时间为2min ；
[0051]6)萃取结束后，迅速拔出注射器，将萃取溶剂推进至定容试管，随后用溶剂洗涤注射器，将洗涤溶剂与萃取溶剂混合并定容至lmL，然后取出I μ L定容液进行气相色谱分析。
[0052]需要说明的是，在步骤5)中将注射器的注射针头插入至样品池中后，还包括往注射器筒体里插入不锈钢丝的步骤，以免萃取溶剂冒出注射器。当萃取溶剂大于10 μ L时，将不锈钢丝卷成螺旋型。
[0053]本发明采用的一种注射器型微萃取装置对原油样品进行快速前处理，集萃取、净化、浓缩为一体。该方法具有操作简单、试剂用量少、萃取效率高、对原油中不同组分没有歧视效应等特点。将原油样品分别用这种新方法和传统方法前处理后用于气相色谱分析，结果表明:除了能很好地将传统方法得到的中高沸点组分准确分离出来之外，本方法还能分离出一些传统方法损失掉的一些低沸点组分，证明这种原油样品的快速前处理方法更加有效可靠。
[0054]需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种原油样品的快速前处理装置，其特征在于，其包括注射器、容纳在注射器内的萃取溶剂、冷凝器、密封垫、玻璃棉、样品池、氮气管路、及加热装置，所述注射器包括筒体和注射针头，所述玻璃棉设置在样品池内部，所述玻璃棉用于负载待检测样品，所述密封垫用于密封样品池口，所述冷凝器用于冷却注射器筒体内的萃取溶剂，所述萃取溶剂通过注射针头滴入至样品池内的玻璃棉中，所述加热装置用于加热样品池，所述氮气管路用于使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹，并通过所述注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出。
2.如权利要求1所述的前处理装置，其特征在于，所述前处理装置还包括不锈钢丝，所述不锈钢丝插入至注射器筒体内。
3.一种原油样品的快速前处理方法，其特征在于，它包括以下步骤: 1)将两通的样品管的下端装入玻璃棉，然后将6.0-8.0mg待检测样品加入到样品管的玻璃棉上； 2)通过加热装置对样品管进入预热，预热温度为20°C，预热时间为15-30min； 3)预热结束后，将注射器筒体冷却至-4°C?-5°C，并使氮气自玻璃棉底部自下而上喷吹，并通过注射针头喷吹至注射器筒体内，经由注射器筒体口排出，所述氮气的流速为l_2ml/min ； 4)将装好样品的样品管置于加热装置中，加热温度为280-320°C，并用密封垫密封样品池口 ； 5)将注射器的注射针头插入至样品池中，然后在注射器的筒体内加入萃取溶剂10-60 μ L,开始萃取,萃取时间为l_5min ； 6)萃取结束后，迅速拔出注射器，将萃取溶剂推进至定容试管，随后用溶剂洗涤注射器，将洗涤溶剂与萃取溶剂混合并定容至0.5-1.5mL，然后取出I?2μ L定容液进行气相色谱分析。
4.如权利要求3所述的前处理方法，其特征在于，在步骤5)中将注射器的注射针头插入至样品池中后，还包括往注射器筒体里插入不锈钢丝的步骤。
5.如权利要求4所述的前处理方法，其特征在于，当萃取溶剂大于10μ L时，将所述不锈钢丝卷成螺旋型。
【文档编号】G01N30/06GK103675157SQ201310428037
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】朱书奎, 童婷, 何生, 李东浩, 朴相范, 张万峰, 代威, 常振阳, 高儇博 申请人:中国地质大学（武汉）