趙亞楠 ，馬嬋，史雅馨，王瑞，于銀萍，王伏

（鞍山開炭熱能新材料有限公司，鞍山 114000）

0 前言

針狀焦為炭素材料中發(fā)展最為迅速的優(yōu)質品種，由原料軟瀝青和混合溶劑沉降調節(jié)成符合生產要求的精制瀝青，再經延遲焦化、高溫煅燒工藝，得到有明顯針狀或纖維的紋理結構、表面銀灰色、摸之有潤滑感，有金屬光澤的多孔固體。是生產超高功率電極、特種炭素材料、炭纖維及其復合材料等高端炭素制品的原料。原料預處理單元是生產針狀焦的核心技術單元，針狀焦生產的主要原料為煤焦油餾分油或煤焦瀝青，它們含有大量的芳香族化合物，由于煉焦爐炭化室成的帶有煤粉和焦粉、高分子樹脂狀的物質經過熱聚形成的無定形炭，這些喹啉不溶物質都對針狀焦品質有所影響，原料預處理單元的首要任務就是去除這些有害物質[1]。一般按照一定比例將來脂肪烴與芳香烴調配為混合溶劑對原料軟瀝青萃取沉降，得到低喹啉不溶物的精制瀝青，脂肪烴與芳香烴的質量比值即為混合溶劑的脂芳比?；旌先軇┑闹急仁窃铣两敌Ч臎Q定性因素，如果脂芳比測定不恰當，會致使原料沉降系統(tǒng)紊亂，沉降不合格會造成堵塞原料沉降罐，影響生產連續(xù)穩(wěn)定運行。氣相色譜法是一種較常用于多組分分離混合物的方法，主要是依據分析混合物中各自沸點差異、柱子填充物影響和其分析物極性的不同來分開的方法。本實驗采取氣相色譜法，可準確的測定混合溶劑的脂芳比，具有操作簡便、快速、精密度高等特點[2]。

1 實驗

1.1 實驗儀器與試劑

美國安捷倫公司7820A型氣相色譜分儀；萬分之一分析天平；洗油、煤油樣品均為工業(yè)級；吲哚、聯苯、萘、喹啉、異喹啉、α-甲基萘、β-甲基萘、芴、氧芴、苊等標準品；C8-C12直鏈烷烴均為色譜純。

1.2 分析條件

色譜柱采用Agilent HP-5非極性毛細柱(30m×0.32mm×0.25μm)；載氣為純度≥99.99%的氮氣，具體色譜條件見表1。

表1 色譜分析條件Table 1 Chromatographic analysis conditions

1.3 分析方法

1.3.1 混合溶劑定性分析及代表物的選定

一般原料預處理單元采用煤油、洗油的混合溶劑。洗油為煤焦油深加工，切取230℃～300℃的餾分段，富含喹啉、異喹啉、二甲基萘、甲基萘、氧芴和芴、聯苯、吲哚、苊等芳香烴物質。煤油為石油分餾200～300℃的餾分段，主要由C8～C18的是烷烴混合物。煤油和洗油都是復雜的混合物，成分交叉，沸點相近，很難全部分離開，為測定其混合溶劑中的含量要選其較穩(wěn)定、含量較大的組分來代表煤油、洗油。煤油、洗油主要成分沸點如表2所示。

表2 色譜分析條件Table 2 Chromatographic analysis conditions

采用表1色譜分析條件，分別對煤油、洗油樣品進行分析。具體譜圖如圖1所示。根據煤油、洗油主要成分沸點分布，煤油代表組分盡量選擇正十二烷烴之前的組分，因為正十二烷之后與洗油組分沸點相近。經實驗發(fā)現煤油中12.121分鐘的峰較穩(wěn)定，含量高。在煤油樣品中分別加入C8～C12烷烴的標準品，發(fā)現正葵烷烴的峰面積明顯增加，可以確定12.121分鐘為正癸烷組分。洗油中18.154和18.649分鐘的峰在洗油中含量較高，加入芳香烴標準品，發(fā)現加入β-甲基萘、α-甲基萘標準品，峰面積明顯增加，可以確定18.154和18.649分鐘的峰為β-甲基萘、α-甲基萘。因此選取正葵烷為煤油組分、β-甲基萘、α-甲基萘為洗油組分代表。

圖1 煤油、洗油特征峰氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of characteristic peaks of kerosene and wash oil

1.3.2 標準曲線

結合生產實際情況，稱取一定量的和煤油、洗油樣品，按0.5～1.3的質量比例的配出不同的混合溶劑樣品，分別進行氣相色譜分析，混合溶劑譜圖如圖2所示。

圖2 煤油洗油不同質量比色譜圖Fig.2 Chromatograms of different mass ratio about kerosene and wash oil

根據以上不同質量配比的混合溶劑，得到不同的表征峰的峰面積，具體數據見表3，以煤油與洗油質量比為橫坐標，煤油、洗油表征峰峰面積為縱坐標，得到擬合線性方程，線性方程R2為0.9977，其線性關系很好，曲線見圖3。

表3 不同芳脂比下正癸烷與甲基萘的峰面積比實驗數據Table 3 The experimental data of n-decane and aromatic beta-methyl naphthalene under different aromatic ratio

圖3 煤油、洗油特征峰氣相色譜圖Fig.3 Gas chromatogram of characteristic peaks of kerosene and wash oil

1.3.3 精密度

配制在檢測線范圍內的一組的煤油、洗油混合樣品，重復測定10次，考察該氣相色譜測定方法的精密度。取置信度95%，進行數據分析，結果見表4。由表4可知，應用氣相色譜

表4 精密度實驗數據Table 4 Precision experimental data

法測定煤油、洗油混合溶劑質量比，數據重復性較好，誤差小，精確度高。

2 結果與討論

1）由以上試驗研究可知，采用本方法分析煤油、洗油混合溶劑質量比，準確度和精密度都可達到分析要求。

2)方法簡便，操作快捷，微量分析，環(huán)境友好，可達到及時指導生產運行的目的。