沉积有机质的加氢热解及其地球化学信息研究

用加氢热解(hydropyrolysis)释放高演化源岩干酪根和沥青分子网络中共价键结合的生物标志物,在恢复原始有机地球化学信息方面具有重要的意义,可应用于源岩有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油/源对比等.实验表明,样品沥青“A“与加氢热解产物中生物标志物的组成存在一定的差异,加氢热解产物中含有丰富的地球化学信息.加氢热解具有产物收率高、结构重排少、生物特征保持完整等特点,能够合理地释放出沉积有机质分子骨架中具有原生性的组分,保持完整的原始生物标志物结构和立体化学特征.加氢热解技术为油气地球化学研究开辟了新途径.     

HYPY/SE提取固体有机质中生物标志化合物的研究

采用催化加氢热解技术提取了高演化沉积有机质中共价键结合生物标志物分子。催化加氢热解是在高氢压(>10MPa)、较慢的升温速率(5℃min)和高分散型催化剂作用下的还原反应,是一种对提取高收率、少结构重排的干酪根和沥青质分子骨架中共价键结合的生物标志化合物有独特作用的分析性手段。实验结果表明,通过催化加氢热解处理可以合理释放出高演化沉积有机质分子骨架中的具有原生性的组分,在油油对比、油源对比、油藏有机质沉积环境以及油藏的次生改造等研究方面可获得较好的应用。特别是针对高演化沉积物和一些后期严重降解的油藏而言,在恢复原始有机地球化学信息研究方面更具有重要意义。     

地质体中生物标志化合物的HyPy/GC-MS法测定

采用催化加氢热解(HyPy)联用GC-MS技术,提取和测定了地质有机大分子网络中共价键结合的生物标志物分子,建立了研究高演化干酪根分子中共价键结合的生物标志物信息的独特有效的分析方法.优化的实验条件为:样品担载Mo的质量分数为1%,升温速率5℃/min,反应终温550℃并恒温20 min,氢气压力10～15 MPa,氢气流速1.0 L/min.实验表明,该方法具有产物收率高、结构重排少、生物特征保持完整等特点,能够合理地释放出沉积有机质分子骨架中具有原生性的组分,保持完整的原始生物标志物结构和立体化学特征.将该技术应用于典型的地质样品分析中,结果令人满意.     

超临界CO2在泥岩生物标志物分析中的应用与索氏抽提技术的实验对比

应用超临界萃取/气相色谱-质谱技术测定泥岩中的正构烷烃、藿烷,其有机地化参数与经典索氏抽提基本相符.该方法样品用量少,且高效、快速、无污染和危险,适用于有机地球化学研究中稀少地质样品生物标志化合物及一些分子标志物的分析检测工作.     

超临界流体萃取及GC-MS对极地现代沉积物的分析

应用超临界萃取/气相色谱-质谱技术测定南极现代沉积物中的正构烷烃、甾烷、藿烷,其分析结果与经典索氏抽提基本相符.该方法所需样品量仅为索氏抽提的1/10,且高效、快速、无污染和危险,可用于少量特殊地质样品中生物标志化合物的萃取分析.     

用GC-MS、GC-MS-MS方法检测某些有机质成熟度参数的比较

Tm／Ts,C29甾烷ααα20S／(20S+20R)是判断原油成熟度的重要参数。所以能否准确地检测这些化合物就显得尤为关键和重要。以往我们通常采用GC-MS单极质谱来检测原油和烃原岩抽提物中饱和烃里的萜烷和甾烷成分。但利用GC-MS单极质谱分析得到的m／z191质量色谱图中,Tm、Ts往往与三环和四环萜烷同时共流出,以至有时导致假的Tm／Ts比值。利用GC-MS单极质谱分析得到的m／z217质量色谱图中规则甾烷分布受重排甾烷的影响,很难区分C29甾烷和4-甲基甾烷(即没有办法排除共流峰的干扰)。这是因为Tm、Ts和C29甾烷等生物标记化合物在特定的色谱柱中有     

广西合山石村矿超高有机硫煤饱和烃特征分析

以合山石村矿超高有机硫煤为研究对象,利用带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)及气相色谱(GC)和色谱-质谱联用(GC-MS)分析技术,综合分析探讨了研究区样品中有机质来源、沉积环境及物源输入。结果表明,研究区样品镜质体反射率均值1.76%,全硫含量均值6.01%,其中有机硫含量占比达94.3%,为高成熟度的超高有机硫煤。饱和烃色谱图中未分辨的复杂混合物(UCM)鼓包明显,前峰及双峰型均有分布,前峰型主峰碳为C₁₆、C₁₈、C₂₁,双峰型主峰碳为C₁₈、C₂₇,化合物降姥鲛烷、脱氢松香烷、咔达烯均有发现,规则甾烷C₂₇、C₂₈、C₂₉均呈"V"型分布,说明沉积母质受藻类等低等水生生物与高等植物双重输入的影响。姥植比参数、C_31-35藿烷呈阶梯式递减的分布特征表明在海相碳酸盐台地成煤带中存在一定的氧化条件。扫描电镜中拍摄到的铁含氧硫酸盐、细胞充填环状黄铁矿说明在沉积质晚期成岩阶段受到一定程度热液作...     

全二维气相色谱-飞行时间质谱分析焦化柴油中饱和烃的分子组成

建立了全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)分析柴油馏分中饱和烃的分子组成的方法。结合谱库检索、质谱图解析、沸点与分子结构关系和全二维谱图特征,定性(或归类)了焦化柴油饱和烃组分中1057个化合物单体,其中正构烷烃排列规律性最强,一环~三环环烷烃按照极性和沸点的差异呈瓦片状分布在其上方。另外,还准确区分了在一维气相色谱上共流出的正构烷基环己烷和正构烷基环戊烷,以及正构 α 单烯烃。根据质谱采集的总离子流色谱图,采用峰面积归一化法得到了饱和烃组分的碳数分布结果,并将该方法应用于研究不同类型柴油馏分饱和烃的分子组成特点。结果表明,催化裂化和焦化柴油馏分饱和烃组分的化合物类型和分布各不相同。分子组成分析能为油品加工工艺机理的研究提供方法支持。     

快速气相色谱法分析石油饱和烃

提出了一种快速分析原油和岩石抽提物中饱和烃组分的毛细管气相色谱(GC)方法。由于在该方法中采用了细内径毛细管柱,故饱和烃的GC分析周期由原来的80~90 min缩短至15 min,分析速度加快约5倍,大大提高了工作效率和仪器通量,使石油饱和烃得到了很好的分离分析。该方法符合中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5120-1997的要求。20万理论塔板数的细径柱的应用,可供石油中异构烷烃,尤其是甾烷、萜烷类的气相色谱/质谱(GC/MS)快速分析方法及芳烃的GC快速分析方法借鉴。     

石油饱和烃分子组成分析方法综述

高效利用石油资源和生产高质量石油产品要求从分子水平认识石油化学组成,而饱和烃作为石油中最主要的一类组分,其分子组成分析是石油化学研究的重要课题.总结了石油饱和烃的分子组成分析方法并简要介绍其应用,主要包括基于气相色谱技术的单体烃分析方法和基于质谱技术的分子/族组成分析方法.针对石油饱和烃的质谱电离技术,总结了各方法的技术优势及存在的问题,对相关技术和方法的发展前景给予展望.     

生物质催化热解制取轻质芳烃

以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯和萘(BTXN)为目的产物,采用双颗粒流化床反应器对3种木材生物质进行了热解实验. 结果表明,木材生物质的初次热解终止温度低,有利于低温催化转化. 生物质中92%的挥发分在673 K时已释放完全,且生物质在初期热解得到的焦油经过二次分解反应可以转化为其它产物,通过有效控制生物质热解二次气相反应,能够改变其产物的分布,从而获得不同的目的产物. 生物质的催化加氢热解实验结果表明,催化剂种类和热解温度对加氢热解产物收率及其分布均有影响, BTXN是热解或加氢热解过程中二次气相反应的中间产物. 为了获得高产率的BTXN, 必须选择加氢活性适度的催化剂. 当CoMo-S/Al2O3催化剂作为流化介质进行加氢热解时,在863 K时, BTXN的收率可达6 3%(干燥无灰质量基准), 而NiMo/Al2O3催化剂表现出了很强的加氢活性, CH4的收率高达99 5%.     

固相萃取-气相色谱-质谱联用检测地沟油中胆固醇

建立了固相萃取-气相色谱-质谱联用(SPE-GC-MS)检测地沟油样品中胆固醇的分析方法。样品用硅胶固相萃取小柱前处理净化,先用20 mL含0.6%乙醚的正己烷溶液淋洗,再用10 mL含15%乙醚的正己烷溶液洗脱,胆固醇萃取率达97%。净化后的样品用配备电子轰击离子源的气相色谱-质谱联用仪进行测定,以保留时间和特征碎片离子定性,在选择离子监测模式下用外标法定量,选择离子为m/z 213、275、301、368、386,目标离子为m/z 386,参考离子为m/z 213和275。不同加标水平下的加标回收率为91.7%～101%,相对标准偏差(RSD)小于6%,检出限为0.01 mg/L。胆固醇质量浓度在0.24~6.0 mg/L范围内有良好的线性关系(相关系数为0.9996)。该法可精确检测油脂中胆固醇的含量,检测结果可作为判断其中是否掺有地沟油的依据之一。     

Geochemical characterisation of heavily biodegraded tar sand bitumens by catalytic hydropyrolysis

Catalytic hydropyrolysis was used to release the aliphatic biomarkers covalently bound within the asphaltene structure of highly biodegraded Nigerian tar sand bitumens. Unlike the free aliphatic hydrocarbons extracted from the bitumen, the hydropyrolysis products of the asphaltenes afford aliphatic biomarkers having the characteristics of the initial unaltered oil, which had been trapped within the asphaltene matrix of the bitumen and protected from biodegradation processes. The biomarker profiles obtained allow proper characterisation of the bitumen in terms of source and thermal maturity. Catalytic hydropyrolysis is also capable of releasing aromatic hydrocarbons that can be used in the geochemical characterisation of the bitumen.     

不同催化剂上有机质加氢热解行为及催化作用机理研究

对不同类型催化剂如Zn Cl2、Ni Cl2、Fe2O3、Y型沸石(Na Y)及Mo S2上有机质的催化加氢热解行为及反应机理进行了研究。结果表明,有机质加氢液态产物收率和组成受控于催化剂类型,但不同催化剂上加氢热解所得到的产物生标参数差异不大;同时,对于不同成熟度和类型的有机质样品,各催化剂所体现的催化效果也不尽相同。基于固体残渣元素组成、红外光谱和X射线衍射分析结果发现,不同类型催化剂上的加氢作用机制也存在明显差异。与Ni Cl2相比,Zn Cl2体系中除存在催化裂解和催化加氢作用外,还存在质量传递效应;Fe2O3催化剂主要是通过其表面的活性O吸收H2中的H形成H自由基而加速有机质的加氢反应;Mo S2体系存在过渡金属Mo的催化加氢和中间产物H2S的自由基引发作用两种催化机制。     

Direct ultrasonic agitation for rapid extraction of organic matter from airborne particulate

Direct ultrasonic extraction (DUE) is proposed as simple and rapid sample pretreatment method. This new approach is applied to the extraction of particulate organic matter (POM) from airborne particulate by using dichloromethane (DCM) or DCM/methanol (90/10, v/v) as extractant. The analytical determination was carried out by weighing the extractable POM on an electrobalance. Total recovery for POM could be obtained when the sample was extracted three times with 25–50 mL extractant each for about 5 min at 50 W ultrasonic power. In comparison with conventional Soxhlet extraction, less extraction time (total 15 min only) and solvent consumption(100 mL) were required by DUE. The efficiency of the DUE was similar or even higher than the routine Soxhlet method. Additionally, the new extractor is very simple and easy to use and can accelerate the extraction procedures of organic components from various solid samples.     

Chemical fingerprinting of petroleum biomarkers in biota samples using retention-time locking chromatography and multivariate analysis

This work was conducted to study a new separation and evaluation approach for the chemical fingerprinting of petroleum biomarkers in biota samples. The final aim of this work was to study the correlation between the observed effects in the shore habitats (mussels and limpets) and one pollution source: the oil spill of the Prestige tanker. The method combined a clean-up step of the biota extracts (mussels and limpets), the retention-time locking of the gas chromatographic set up, and the multivariate data analysis of the chromatograms. For clean-up, solid-phase extraction and gel permeation chromatography were compared, and 5g Florisil cartridges assured the lack of interfering compounds in the last extracts. In order to assure reproducible retention times and to avoid the realignment of the chromatograms, the retention-time locking feature of our gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) set up was used. Finally, in the case of multivariate analysis, the GC-MS chromatograms were treated, essentially by derivatization and by normalization, and all the chromatograms at m/z 191 (terpenes), m/z 217-218 (steranes and diasteranes) and m/z 231 (triaromatic steranes) were treated by means of principal component analysis. Furthermore, slightly different four oil samples from the Prestige oil spill were analyzed following the Nordtest method, and the GC-MS chromatograms were considered as the reference chemical fingerprints of the sources. In this sense, the correlation between the studied samples, including sediments and biota samples, and the source candidate was completed by means of a supervised pattern recognition method. As a result, the method proposed in this work was useful to identify the Prestige oil spill as the source of many of the analyzed samples.     

Direct ultrasonic agitation for rapid extraction of organic matter from airborne particulate

Direct ultrasonic extraction (DUE) is proposed as simple and rapid sample pretreatment method. This new approach is applied to the extraction of particulate organic matter (POM) from airborne particulate by using dichloromethane (DCM) or DCM/methanol (90/10, v/v) as extractant. The analytical determination was carried out by weighing the extractable POM on an electrobalance. Total recovery for POM could be obtained when the sample was extracted three times with 25-50 mL extractant each for about 5 min at 50 W ultrasonic power. In comparison with conventional Soxhlet extraction, less extraction time (total 15 min only) and solvent consumption (100 mL) were required by DUE. The efficiency of the DUE was similar or even higher than the routine Soxhlet method. Additionally, the new extractor is very simple and easy to use and can accelerate the extraction procedures of organic components from various solid samples.     

矿物质对桦甸油页岩热解产物影响特性

对桦甸油页岩进行逐级酸洗并对原样及各级酸洗样品的热解产物进行了碳平衡计算以及气相色谱和傅里叶红外光谱实验,得到了矿物质对油页岩热解不凝性气体、半焦以及页岩油的影响特性。结果表明,碳酸盐可以促进有机碳和氢向页岩油中转化,而硅酸盐对有机碳和氢向页岩油中转化具有抑制作用,碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中氢碳原子比降低。碳酸盐促进了油页岩热解产油并抑制了干酪根向不凝气分解转化,而硅酸盐抑制了油页岩热解产油但对干酪根向不凝气的分解转化具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以促进热解不凝气中CO_2和H_2的生成,而对CO的生成具有抑制作用,碳酸盐可以抑制热解不凝气中碳氢化合物的生成,而硅酸盐对其生成具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中脂肪链长度变短及异构化程度变大,并能够提高干酪根热解产物的芳构化程度。     

煤-焦炉气共热解特性的研究Ⅰ.固定床热解反应特性

在１０ｇ固定床反应器中对先锋褐煤在焦炉气气氛下的热解特性及有关工艺参数，如反应压力、升温速率等的影响进行了详细考察，并与其同等条件下的加氢热解特性进行了对比分析。实验结果表明，在反应压力５ＭＰａ、升温速率５Ｋ／ｍｉｎ，终态温度９２３Ｋ条件下，先锋褐煤在焦炉气气氛下的热解转化率为５９．０％（ｄａｆ），焦油收率达３５．８％（ｄａｆ）。与同等条件下的纯氢气氛（３ＭＰａ）相比，转化率降低了约７％（ｄａｆ），而焦油收率提高了约７％（ｄａｆ）。这说明焦炉气中的诸如甲烷等其它组分的存在对煤的热解行为有重要作用。由于煤加氢热解受传质影响，因此不同工艺参数对热解反应影响很大，较高压力下的慢速升温有利于提高转化率和油品收率；升温速率对油品收率影响较为明显，慢速升温有利于提高油品收率。