合成气制合成油装置

煤基费托合成润滑油基础油中芳烃含量的测定盖青青，朱加清，艾军，赵帅，申巧玲，刘聪云（北京低碳清洁能源研究所，北京，102209）费托合成是煤间接液化过程中的关键技术，是以合成气（CO+H2）为原料，在催化剂上转化生成液体烃类燃料和其他化学品的工艺过程[1]。与传统石油基产品相比，费托合成油（蜡）产品具有硫、氮和芳烃含量低，链烷烃含量高的特性，满足清洁油品的环保要求，是生产优质高端润滑油基础油的原料[2]。费托合成蜡生产的润滑油基础油产品黏度指数高，蒸发损失低，可作为超高黏度指数的润滑油基础油应用于各类发动机油、齿轮油、液压油、压缩机油、润滑脂等。与目前市场上主要润滑油基础油产品 I、II 类油相比，该类产品具有更好的黏温特性，在节能减排、延长机械使用寿命等方面可发挥更大作用。费托合成润滑油基础油以链烷烃为主，芳烃含量低，现有的方法标准NB/SH/T 0966和GB/T 11081均是以紫外分光度法测定芳烃含量，由于液体样品分子间的相互作用，以及多普勒变宽和压力变宽等效应，使液体样品的光谱精细结构变得模糊甚至消失，该方法测定芳烃含量的方法误差大。全二维气相色谱技术（comprehensive two-dimensional gas chromatography，GC×GC）是近年兴起的一种多维色谱分离技术，它将两种极性不同的毛细管色谱柱通过调制器串联形成二维气相色谱系统对样品组分进行分析。与常规一维气相色谱相比，全二维气相色谱以其分辨率高、峰容量大、灵敏度好、谱图分布规律性强等优点，广泛应用于石油馏分的分析中[3]，是实现复杂样品中挥发性组分分离鉴定的有力工具，尤其适合极性不同化合物的族分离。由于润滑油基础油的粘度和馏程范围较高，目前鲜有全二维气相色谱对费托合成基础油润滑油组成分析的研究报道。本文采用全二维气相色谱与质谱（GC×GC-MS）联用技术，建立了费托合成润滑油基础油中芳烃含量测定的分析方法。首先通过顶空固相微萃取将芳烃萃取吸附到萃取头上，然后在气相色谱进样口进行热解析进样，再用全二维色谱进行分离，质谱仪检测，内标法定量。采用最佳的固相微萃取条件和色谱分离条件，GC×GC MS对不同加氢异构条件下得到的费托合成润滑油基础油A样品和B样品进行分析。根据质谱解析结果得到族分离条带，由于是反相二维系统，化合物的极性从上到下越来越强，色谱条带分别是烷烃和芳烃，其中烷烃含量居多，有少量芳烃，见图1。图1 费托合成润滑油基础油的全二维色谱三维图Fig. 1 3D surface plot of GC × GC for Fischer-Tropsch synthetic lube base oil由图1可知，由于两个样品的加氢异构条件不同，其组成也有明显的差别，主要是芳烃含量的差异。在定性分析中，自动识别信噪比大于10的色谱峰，通过自动解卷积和NIST 2014质谱库比对检索，筛选相似度大于750的组分，确认样品中芳烃组分。A样品中检测到极少量的芳烃，分别是二甲苯和三甲苯，内标法定量芳烃的总量为0.126 mg/L；B样品中检测到二十多种芳烃组分，均为单环芳烃，内标法定量芳烃的总量为10.651 mg/L。A、B样品中芳烃含量的差别反映到样品的外观上，A样品无色透明，B样品呈现黄色。这些结果也表明在生成B样品的加氢异构反应过程中发生了明显的芳构化副反应，生成了较多的芳烃。由此可知， GC×GC MS相结合的方法不仅可以快速准确地分析费托合成润滑油基础油中芳烃的组成和含量，而且也为润滑油生产优化操作和先进控制提供了可靠的质量检测手段，在分子水平上准确地获得润滑油基础油组成信息提供了参考。参考文献[1] Xiong H F,Motchelaho M A,Moyo M, et al. Effect of Group I alkali metal promoters on Fe/CNT catalysts in Fischer–Tropsch synthesis[J]. Fuel, 2015,150: 687－696.[2] 张雅琳，张占全，王燕，等. 费托合成油和石油基加工产品对比分析[J],化工进展，2018,37（10）3781-3786[3]刘明星，刘泽龙，李颖，等. 固相萃取法/全二维气相色谱-飞行时间质谱测定柴油及其加氢产品中的含硫化合物[J]. 石油炼制与化工, 2020, 51(4): 96-103.本文作者：北京低碳清洁能源研究所 盖青青聚焦气相色谱及相关技术在能源化工领域的技术及应用进展，本网特别策划了“助力双碳 气相色谱在能源领域的应用”主题约稿活动，欢迎业内相关专家学者、一线用户、厂商积极投稿。联系人：赵编辑word图文投稿邮箱：zhaoy@instrument.com.cn微信/电话：15650766910

压力（强）是独立于温度和组分之外的另一个重要物理学参量，是决定物质存在状态与导致结构物性改变的基本热力学要素之一。高压的环境为人类探索新物质提供了一个新的维度和空间，其广泛应用与物理学、材料学、化学、地学与行星科学等领域，而高压实验技术是进行高压下材料合成与物性研究的基础。 静高压技术主要分为两种：金刚石对顶砧技术和大腔体压机技术。金刚石对顶砧装置可以产生数百GPa的压力，可与同步辐射光源等实验手段相结合，对物质在极高压力条件下进行原味测试，但其所能够制备的样品尺寸仅在微米级别，限制了其进一步发展。 大腔体静高压装置分为一级压腔装置和多级压腔装置，一级压腔装置所能够产生的最高压力一般不超过12GPa，多级压腔是在一级压腔装置的基础上，通过内置多级增压单元的方法来提高腔体压力，可获得的最高压力一般不超过25GPa，与金刚石对顶砧装置相比，具有静水压性好，样品尺寸大、压力和温度分布均匀等特点，但难以获得与之相比的压力极限。 我国在大腔体静高压领域的研究起步较晚，在上世纪我国大腔体静高压技术并没有显著进步，与国外差距较大，但我们借鉴引进技术，积累改造经验，并进一步解决控制技术国产化的问题。 RTK的相关设备具有以下优势：（1）自主研发的自动加压恒压装置，可以提供多次加压。通过PLC自动控制压力，并能连续保压，提供稳定的压力实验环境；（2）我们采用多层结构在保证安全的工作环境下同时保证压力稳定性。同时我们用伺服电机进行调节，可以产生非常陡、或非常平的压力曲线，不产生振动，避免液压系统的压力波动多段分别对压力、时间进行设定，产生用户需要的压力曲线，同时将实际压力和设备状态信息传输到PLC控制系统调节伺服电机，调节实际压力，使其趋近设定压力，在自动控制下，只有伺服电机对压力进行调节，设备噪声极小，非常适合实验室使用。 （3）采用进口Eurotherm温控模块组，实现温度多段程序控制，保证温度精度与稳定。（4）核心部件采用进口材料精密制造，性能与进口产品相媲美，确保产品优质性，适用于需要高温高压环境并精确控制高温高压条件的各项科学研究。 关于RTK洛克泰克公司成立于2013年，洛克泰克公司是国家高新技术企业，以质量领先和技术创新著称，是高温高压(等静压)全方案提供商，产品设备广泛应用于北京高压科学研究中心、中国科学院大学、中国科学院深海科学与工程研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所、吉林大学、武汉理工大学等科研机构。

金秋十月，两年一届的BCEIA展会将于12到15号在北京展览馆隆重举行。德祥科技作为实验室及工业检测仪器设备领导供应商将联合英国Radleys公司一起展示最新款的实验室合成装置。 英国Radleys是一家拥有超过45年的实验室玻璃器材和科学仪器供应商。在化学合成，过程控制, 蒸馏操作等领域拥有极其丰富的实验室设备生产经验。Radleys 注重为化学工作人员提供更为便捷、创新型的仪器，从而使工作人员的效率得到极大提高。 Carousel 系列平行合成仪可以同时实现6位或12位的合成回流操作， 每个位置获得均一的搅拌与加热。 可以极大地节省您的实验室空间和成本支出， 更高效更安全地完成合成反应。Heat-On加热块取代油浴 顶置式6位平行合成仪 100mL~5L夹套反应釜 100mL~5L DUO夹套反应釜 Lara 软件控制型夹套反应釜 更多产品请登陆德祥官网：www.tegent.com.cn德祥热线：4008 822 822联系我们(直接用户)联系我们(经销商)邮箱：info@tegent.com.cn