CN110243957B - 一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法 - Google Patents

一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)使用芳香性溶剂对高/过成熟沥青粉末进行索氏抽提，收集抽提得到的沥青；(2)向步骤(1)中得到的沥青的芳香性溶剂溶液中加入钴‑聚吡咯催化剂粉末，并使所得混合液进行加氢热解反应，以释放出结合在高/过成熟沥青干酪根共价键中的生物标志化合物。该方法加氢热解后所得到的饱和烃组分收率可达到300mg/10g沥青，是直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的饱和烃组分的收率的50倍以上，另，本发明所得到的该饱和烃组分含有更为丰富的生物标志化合物信息。

Description

一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，属于地质勘探及地球化学技术领域。
背景技术
生物标志化合物是指存在于地壳和大气圈中，分子结构与特定天然产物之间有明确联系，或与特定生物类别的分子结构之间具有相关性的天然有机化合物。地质体中生物标志化合物被广泛地应用于有机质类型与古沉积环境评价、热成熟度确定、油/油、油/源对比，为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
沥青极性较强，不溶于正构烷烃溶剂，仅溶于极性等于或强于甲苯的有机溶剂中。我国高/过成熟沥青的分布很广，采用常规氯仿与甲醇混合溶剂进行抽提等分离手段得到均为极性较强的混合物，无法直接进行气相色谱质谱分析。对该混合物进行四组分分离几乎无法得到的饱和烃组分。主要原因是生物标志化合物键合在沥青大分子网络中，获取沥青中的生物标志化合物一直是一个技术难题。
因此，提供一种新型的提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法。
为了实现以上目的，本发明提供了一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，其中，所述提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法包括以下步骤：
(1)使用芳香性溶剂对高/过成熟沥青粉末进行索氏抽提，收集抽提得到的沥青；
(2)向步骤(1)中得到的沥青的芳香性溶剂溶液中加入钴-聚吡咯催化剂粉末，并使所得混合液进行加氢热解反应，以释放出结合在高/过成熟沥青干酪根共价键中的生物标志化合物。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述高/过成熟沥青粉末的目数为100-200目。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述芳香性溶剂包括甲苯、二甲苯或乙基苯。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述钴-聚吡咯催化剂粉末与高/过成熟沥青粉末的质量比为1:10-1:3。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述高/过成熟沥青粉末的质量与芳香性溶剂体积的比例为2:100-8:100，质量、体积的单位分别为g和mL。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述索氏抽提的时间为24小时以上。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述加氢热解反应于釜式反应器中进行。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述加氢热解反应的条件为：
升温速率为1-2℃/min，终温为120-150℃，在终温保持恒温120-180min，氢气压力保持在2-3MPa。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，所用的钴-聚吡咯催化剂为常规催化剂，其可以通过商购或者实验室制备获得。
根据本发明具体实施方案，优选地，该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法还包括：将加氢热解反应所得产物进行四组分分离，再对所得饱和烃组分称重并利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对其进行分析。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，所述四组分分离为本领域常规技术手段，所谓四组分分离即是指将沥青分离为沥青质、饱和烃组分、芳香分和胶质；在本发明所提供的该方法中，生物标志化合物主要在饱和烃组分中，因此该方法需要对饱和烃组分称重并利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对其进行分析。
根据本发明具体实施方案，优选地，该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法还包括：利用步骤(2)中所得到的生物标志化合物进行沥青有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油源对比。
本发明所提供的该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法将用芳香性溶剂，如甲苯抽提得到的沥青与商业化钴-聚吡咯催化剂混合，然后在一定的加氢热解条件下将结合在沥青极性大分子中的生物标志化合物释放并捕获，再通过先进手段对生物标志化合物进行分析。该方法可有效提取高/过成熟沥青中的生物标志化合物及其分子信息，可为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
本发明所提供的该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法具有以下显著效果：
(1)本发明所提供的该方法加氢热解后所得到的生物标志化合物的收率可达到300mg/10g沥青，是直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的生物标志化合物的收率的50倍以上。
(2)本发明所得到的饱和烃组分含有更为丰富的生物标志化合物信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中沥青样品A的加氢热解产物中饱和烃组分的GC-MS谱图。
图2为本发明对比例1中沥青样品A进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提后得到的饱和烃组分的GC-MS谱图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，其中，所述提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法包括以下步骤：
(1)将6.5g沥青样品A粉碎至100-200目，使用100mL甲苯对沥青粉末进行抽提24h以上；
(2)将0.65g钴-聚吡咯催化剂粉末与步骤(1)中所得的沥青的甲苯溶液混合，再将所得混合液置于200mL的釜式反应器中；
(3)向釜式反应器中通入2MPa的氢气；
(4)加热釜式反应器，升温速率为每分钟1.5℃，终温为130℃。终温保持恒温150min；
(5)反应结束后，经过离心分离，旋转蒸发，四组分分离后得到饱和烃组分；
(6)对该饱和烃组分进行称重并利用GC-MS对饱和烃组分中的分子生物标志化合物样品进行分析，分析结果如图1所示。
实施例2
本实施例提供了一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，其中，所述提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法包括以下步骤：
(1)将2.9g沥青样品B粉碎至100-200目，使用100mL甲苯对沥青粉末进行抽提24h以上；
(2)将0.65g钴-聚吡咯催化剂粉末与步骤(1)中所得的沥青的甲苯溶液混合，再将所得混合液置于200mL的釜式反应器中；
(3)向釜式反应器中通入2MPa的氢气；
(4)加热釜式反应器，升温速率为每分钟1.5℃，终温为130℃。终温保持恒温150min；
(5)反应结束后，经过离心分离，旋转蒸发，四组分分离后得到饱和烃组分；
(6)对该饱和烃组分进行称重并利用GC-MS对饱和烃组分中的分子生物标志化合物样品进行分析。
对比例1
本对比例提供了一种直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的饱和烃组分并对该饱和烃组分中的生物标志化合物进行GC-MS分析的方法，其中，该方法为本领域的常规方法，参见GB/T 18606-2017，气相色谱-质谱法测定沉积物和原油中生物标志物，对比例1中，所述沥青样品为沥青样品A，其质量为6.5g；
对比例1中，沥青样品A进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提后得到的饱和烃组分的GC-MS谱图如图2所示。
对比例2
本对比例提供了一种直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的饱和烃组分并对该饱和烃组分中的生物标志化合物进行GC-MS分析的方法，其中，该方法为本领域的常规方法，参见GB/T 18606-2017，气相色谱-质谱法测定沉积物和原油中生物标志物，对比例2中，所述沥青样品为沥青样品B，其质量为2.9g。
本发明实施例1、实施例2以及对比例1、对比例2中，从沥青样品A、沥青样品B中得到的生物标志化合物的收率数据如下表1所示。
表1
Figure BDA0002076350600000051
从表1中可以看出，本发明实施例1-2中，加氢热解后所得到的生物标志化合物的收率可达到300mg/10g沥青以上，本发明实施例1及实施例2中，该收率分别为333mg/10g沥青及352mg/10g沥青，其分别是对比例1-2中直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的生物标志化合物的收率的100倍及59倍以上。
此外，对比图1及图2后可以明显发现，沥青样品A经过本发明所提供的该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法处理后所获得的生物标志化合物的分子生物标志信息更为丰富。
由此可见，本发明实施例所提供的该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法将用芳香性溶剂，如甲苯抽提得到的沥青与商业化钴-聚吡咯催化剂混合，然后在一定的加氢热解条件下将结合在沥青极性大分子中的生物标志化合物释放并捕获，再通过先进手段对生物标志化合物进行分析。该方法可有效提取高/过成熟沥青中的生物标志化合物及其分子信息，可为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
本发明实施例所提供的该提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法具有以下显著效果：
(1)本发明实施例所提供的该方法加氢热解后所得到的生物标志化合物的收率可达到330mg/10g沥青以上，是直接对沥青进行氯仿与甲醇混合溶剂抽提得到的生物标志化合物的收率的59倍以上。
(2)本发明实施例所得到的饱和烃组分含有更为丰富的生物标志化合物信息。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (9)

1.一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法，其特征在于，所述提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法包括以下步骤：
(1)使用芳香性溶剂对高/过成熟沥青粉末进行索氏抽提，收集抽提得到的沥青；
其中，所述高/过成熟沥青粉末的质量与芳香性溶剂体积的比例为2:100-8:100，质量、体积的单位分别为g和mL；所述芳香性溶剂包括甲苯、二甲苯或乙基苯；
(2)向步骤(1)中得到的沥青的芳香性溶剂溶液中加入钴-聚吡咯催化剂粉末，并使所得混合液进行加氢热解反应，以释放出结合在高/过成熟沥青干酪根共价键中的生物标志化合物；
将加氢热解反应所得产物进行四组分分离，再对四组分分离后所得饱和烃组分进行称重并利用气相色谱质谱联用仪对饱和烃组分中的分子生物标志化合物样品进行分析；
其中，所述钴-聚吡咯催化剂粉末与高/过成熟沥青粉末的质量比为1:10-1:3；
所述加氢热解反应的条件为：
升温速率为1-2℃/min，终温为120-150℃，在终温保持恒温120-180min，氢气压力保持在2-3MPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高/过成熟沥青粉末的目数为100-200目。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述索氏抽提的时间为24小时以上。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加氢热解反应于釜式反应器中进行。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加氢热解反应于釜式反应器中进行。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：利用步骤(2)中所得到的生物标志化合物进行沥青有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油源对比。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：利用步骤(2)中所得到的生物标志化合物进行沥青有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油源对比。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：利用步骤(2)中所得到的生物标志化合物进行沥青有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油源对比。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：利用步骤(2)中所得到的生物标志化合物进行沥青有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油源对比。
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