氣相色譜-質譜分析催化裂解制乙烯中的液相產(chǎn)物研究

孫旭東(中沙(天津)石化有限公司 天津 300271)

由化學結構原理可以得知，在催化裂解過程中，C鏈會發(fā)生斷裂、異構化、烷基化、C鏈耦合以及芳構化等方面的變化。這些變化完全打破了原來的C鏈結構，使有機物發(fā)生了較大的變化。同時，生成的烯烴也可以很好地參與至相應的反應過程中。為了能夠對生產(chǎn)乙烯的催化裂解過程進行綜合性地評價，不僅要對氣相結果進行分析，此外還應與液相產(chǎn)物的有關數(shù)據(jù)進行結合進行分析。GC-MS檢測方法能不僅可以對多組分進行定性分析，而且還可以對其進行定量分析，是目前檢測分析多組分有機化合物效果最佳的一種檢測方法。采用GC-MS方法對混合烴類化合物的相關文獻報道。本研究主要采用了GC-MS方法對乙烯裂解過程中所產(chǎn)生的液相產(chǎn)物的具體組分進行定性及定量分析，現(xiàn)將有關結果報告如下。

一、實驗部分

1.主要儀器

研究主要使用的儀器型號為HP-6890GC/QUATTROMS型號的氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，該氣質聯(lián)用儀為英國Micromass公司所生產(chǎn)。

2.樣品

主要裂解原料采用石腦油工業(yè)品；液相產(chǎn)物：以石腦油作為原料催化裂解而產(chǎn)生的液相產(chǎn)物；以正十二烷作為原料不同裂解工藝而產(chǎn)生的液相產(chǎn)物；標樣：正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、己烯-1，反己烯-2等樣品。

3.氣相色譜-質譜分析參數(shù)設置

(1)色譜參數(shù)設置情況

色譜柱為BPX-35石英毛細管柱，該毛細管柱的規(guī)格大小為30m×0.25mm×0.25μm，石材為彈性石英毛細管柱，柱溫設置為30℃，恒溫5分鐘，程序升溫幅度為3℃/min~150℃，10℃/min升至250℃，持續(xù)時間為20分鐘。將汽化室溫度設置為280℃，載氣為氦氣，柱子的前壓為40k Pa，分流比例為30:1，進樣量為0.04μL。

(2)質譜參數(shù)設置情況

EI離子源，將電離電壓設置為70eV，掃描的范圍大小為m/z20-400amu，離子源溫度設置為200℃，氣相色譜-質譜接口處溫度設置為280℃，NIST標準質譜譜庫。

二、結果與分析

石腦油及其液相裂解產(chǎn)物組成非常復雜，其復雜性主要體現(xiàn)在它具有非常多的同分異構體，僅僅靠譜庫檢索難以準確地對全部組分結構加以確定。本研究中主要采用了NIST標注譜庫進行檢索以及色譜保留的時間、標樣對照、文獻數(shù)據(jù)等多種定性的方法，對石腦油及其液相產(chǎn)物分別定出接近百余個組成成分。將各個組分C的數(shù)量以及C鏈結構進行分類分析，具體數(shù)據(jù)見下表1與表2所示。下表中各個組分的相對含量采用峰面積進行計算，結果如下。

表1 乙烯裂解原料石腦油的組成成分分析結果

表2 催化裂解石腦油液相產(chǎn)物的組成分析

由上兩個表格的數(shù)據(jù)顯示可以看出：液相產(chǎn)物的直鏈烷烴含量明顯下降,芳烴含量明顯上升。表明原料中直鏈烷烴參與反應的量多,芳烴參與反應的量少。

三、結論

對石腦油及其催化裂解液相產(chǎn)物的組成按碳數(shù)及碳鏈結構進行分類歸屬,分析結果表明直鏈烷烴參與反應量較多,而芳烴參與反應量較少。以兩種不同工藝裂解正十二烷,產(chǎn)生的液相產(chǎn)物在化學組成和相對含量上均有明顯差異,熱裂解過程比催化裂解過程更易發(fā)生α斷裂;而催化裂解過程比熱裂解過程更有利于正十二烷烴的裂解。

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