CN110567852A - 沥青中喹啉不溶物的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青中所含喹啉不溶物浓度的在线快速检测方法，该方法包括以下步骤：1)建立沥青中喹啉不溶物(QI)的标准曲线；2)从针状焦生产过程中在线提取沥青样品并进行调配；3)用粒子检测器测量检测步骤2)中的样品，然后，然后通过步骤1)的标准曲线，计算得到物料的喹啉不溶物的浓度。根据本发明的检测方法，可以快速地完成测量，将测量时间从4小时缩短至30分钟内。同时可以保证浓度测定结果的准确性。

Description

沥青中喹啉不溶物的快速检测方法

技术领域

本发明属于工业检测技术领域，具体而言，涉及一种沥青中所含喹啉不溶物浓度的在线快速检测方法。

背景技术

沥青是工业中制取各种碳素材料的基本原料，特别是高附加值的炭材料和针状焦等材料。但是沥青中的溶剂不溶性物质，尤其是喹啉不溶物对制品的生产和性能有重大影响，例如是控制针状焦产品质量(例如晶体生长和各向异性)的重要因素。因此需要进行严格控制，现有技术中通常喹啉不溶物的测定按照GB/T2293-2008进行定量。然而，该方法的缺点在于操作复杂且分析时间长至4小时。不能实时反馈沥青中溶剂不溶物的浓度变化，生产不能快速进行调整，每次测试期间由于时间延误造成上百吨物料的浪费。

典型代表性的例子如GB/T2293-2008和中国专利申请CN102607917A，在中国专利申请CN102607917A中公开了一种高含量喹啉不溶物的测定方法，包括如下步骤：1)向试样离心后离心试管中的残余物中加入热喹啉，采用超声波震荡方式溶解；2)将混合物进行第一次离心分离，然后抽滤；3)向离心后的不溶物中加入热喹啉，超声波溶解；4)将进行第二次离心分离，然后抽滤；5)将残余不溶物全部转移至滤纸上，并依次用热喹啉、甲苯、丙酮洗涤抽滤，最后将滤纸烘干至恒重。虽然此方法适合高喹啉不溶物的样品，但是测量步骤和花费的时间并没有减少。

在日本专利P2014-174011A中公开了一种喹啉不溶物的测定方法，该方法对产品的预处理步骤与现有技术相似，通过加入溶剂热喹啉、甲苯、丙酮等将沥青中的喹啉不溶物过滤出来，但是之后不采用传统的称重方式计算喹啉不溶物含量，而是通过测量过滤器中过滤得到的喹啉不溶物的白度(L值)，然后与喹啉不溶物与白度之间的标准曲线进行对比，获得喹啉不溶物的含量。该方法可以实现更低的检出限，并且与传统称重方法相比，可以将检测时间压缩到30至40分钟。然而该方法仍然存在以下问题：1)该方法不能实现工业生产中对产品的实时检测，仍需要先从流水线中取得样品，再行检测；2)如果喹啉不溶物的含量较高或取样较多，则过滤器上残留的喹啉不溶物过多，白度(L值)不能很好的反映出喹啉不溶物的真实浓度。

因此，现有的分析方法都需要测试人员进入生产装置取样带回化验室进行分析，取样过程中样品会发生性质的改变，造成测量数据误差。因此仍然需要开发一种能够实时在线分析产品中溶剂不溶物含量的方法。本发明内容本发明把沥青中溶剂不溶物含量与不溶物的粒子数量建立对应关系，并通过在线配制溶液，实现沥青中不溶物的实时分析，从而解决了现有技术中的问题，分析方法简单且快速，并且可以根据实际工厂中生产过程中质量的变化而做出最快的调整。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种沥青中所含喹啉不溶物浓度的在线快速检测方法，该方法根据沥青中溶剂不溶物含量与不溶物的粒子数量建立对应关系，并通过在线配制溶液，实现沥青中不溶物的实时分析，从而解决了现有技术中的问题，分析方法简单且快速，并且可以根据实际工厂中生产过程中质量的变化而做出最快的调整。

为了实现本发明的目的，根据本发明的所述沥青中所含溶剂不溶物浓度的在线快速检测方法包括以下步骤：

1)沥青中喹啉不溶物(QI)的标准曲线的建立：按照GB/T2293-2008中对喹啉不溶物含量在0.001wt％至5wt％之间的n个沥青样品进行分析测试，分别得到n个喹啉不溶物数据。将这n个沥青样品按照体积比为2-200倍的量加入喹啉溶剂，混合均匀后，加入到测定池中，通过贝克曼库尔特Multisizer3颗粒/细胞计数及粒度分析仪，给出单位体积的粒子数，将以上数据进行整理，得到粒子数与喹啉不溶物浓度的标准曲线。

2)将针状焦生产过程中涉及的含有沥青物料管线中分出旁路，通过计量泵和流量调节阀、流量计将含有喹啉不溶物的沥青物料引入混合器中。溶剂通过从相应的存储容器中经计量泵、流量调节阀和流量计通过溶剂管线引入混合器中，其中控制所述含有喹啉不溶物的沥青物料与所述溶剂的体积比1:2至1:200，混合器温度保持在50℃，用搅拌桨混合均匀。

3)将在所述混合器中混合均匀的物料经过混合器下部侧面管线输送至检测池，然后用粒子检测器测量检测池中物料的喹啉不溶物的粒子数，然后通过步骤1)的标准曲线，计算得到物料的喹啉不溶物的浓度。

优选地，步骤1)中样品数量n为至少5个，更优选为至少7个。

优选地，步骤1)中所述溶剂喹啉可以含有0.001-0.1体积摩尔浓度的电解质，所述电解质选自季铵盐如氯化四甲基铵，四甲基硫酸铵，硫酸氢四丁基铵，四丁基高氯酸铵中一种或一种以上，所述电解质可以增强溶液导电性。

优选地，步骤1)中所述沥青样品选自将煤沥青通过溶剂沉降法、溶剂离心法、溶剂过滤法等工艺得的不同QI含量的样品，或者将QI含量为0.1wt％至5wt％的沥青(通过GB/T2293-2008测得)，用芳烃类溶剂进行稀释得到的沥青样品；所述芳烃类溶剂选自苯、甲苯、二甲苯，萘和甲基萘，其中不含喹啉不溶物，与样品有很好的互溶性。

优选地，步骤1)中所述沥青样品的喹啉不溶物含量控制在0.001wt％至0.1wt％之间，当将喹啉不溶物含量控制在范围内时，按照体积比为2-50倍，优选5-20倍的量向所述沥青样品加入喹啉溶剂。

优选地，步骤1)中所述沥青样品的喹啉不溶物含量控制在0.1wt％至5wt％之间，当将喹啉不溶物含量控制在范围内时，按照体积比为10-200倍，优选20-150倍的量向所述沥青样品加入喹啉溶剂。

优选地，步骤2)中所述混合器配有搅拌器和加热器，并且能够指示液位。

优选地，步骤2)中所述混合器可以通过底部放料管线将多余物料排入废液池。

优选地，步骤3)中所述检测池可以通过管线将检测完的物料排入废液池。

附图说明

图1为表示用于本发明的检测方法的装置的示意图；

图2为根据实施例1的检测方法得到的粒子数与喹啉不溶物浓度的标准曲线。

图3为根据实施例2的检测方法得到的粒子数与喹啉不溶物浓度的标准曲线。

附图标记：

1：混合器；2：检测池；3：粒子检测器；4：废液池；5-1：溶剂流量控制阀；5-2：含沥青物料流量控制阀；5-3：混合器排液阀；5-4：检测池排液阀；6-1：溶剂流量计；6-2：沥青流量计。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的优选的实施方式。在描述之前，应当了解在说明书和所附权利要求中使用的术语，并不应解释为局限于一般及辞典意义，而是应当基于允许发明人为最好的解释而适当定义术语的原则，基于对应于本发明技术层面的意义及概念进行解释。因此，在此的描述仅为说明目的的优选实例，而并非是意指限制本发明的范围，因而应当了解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以做出其他等同实施和修改。

在沥青生产工业中，一般检测以喹啉不溶物为主要检测项目，因其对制品的生产和性能有重大影响。本发明的发明人发现沥青产品中喹啉不溶物的浓度一般在0.001wt％至5wt％之间时，可以建立粒子数与喹啉不溶物浓度的线性关系，从而有效地且快速地检测喹啉不溶物浓度。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。

实施例1：喹啉不溶物浓度的检测

1)沥青中喹啉不溶物的标准曲线的建立：

按照GB/T2293-2008对喹啉不溶物含量在0.001％至0.1％之间的8个沥青样品进行分析测试，分别得到8个喹啉不溶物数据。将这8个沥青样品中按照体积比为10倍的量加入喹啉溶剂，喹啉溶剂中含有0.1mol/l的氯化四甲基铵，通过搅拌桨混合均匀，混合器通过电加热方式维持在130℃，将一部分混合液加入到测定池中，通过贝克曼库尔特Multisizer3颗粒/细胞计数及粒度分析仪，选择1-100um的测试通道，给出单位体积(10-500ml)的粒子数，每个浓度的样品测试3次，重复性不大于0.6％，根据三次测试平均值与对应的浓度做图，得到如图2所示的标准曲线，y＝0.0000264105x+0.0007。

2)将针状焦生产过程中轻相塔底精制沥青管线中分出一个旁路，通过沥青和喹啉流量控制阀调节，喹啉溶剂中含有0.1mol/l的氯化四甲基铵，按照沥青和喹啉体积比1:10引入到混合器中，温度保持在50℃，用搅拌桨混合均匀，将一部分混合液引入到测定池中，测量一定体积(与标准曲线所用相同的体积)溶液中粒子的数量，测量三次，重复性为0.5％，三次结果平均值为2760，根据预先建立的颗粒数与喹啉不溶物的标准曲线，得到精制沥青的喹啉不溶物浓度为0.0736％，测量时间为30分钟，将引入混合器的精制沥青通过GB/T2293-2008测得的浓度为0.0736％，测定时间为4小时。测量完成后将测定池及混合器中残留液体排到废液池，再用喹啉溶剂对混合器进行清洗后排到废液池。

实施例2：喹啉不溶物浓度的检测

1)沥青中喹啉不溶物的标准曲线的建立：

按照GB/T2293-2008对喹啉不溶物含量在0.1wt％至5wt％之间的7个沥青样品进行分析测试，分别得到7个喹啉不溶物数据。将这7个沥青样品按照体积比为100倍的量加入喹啉溶剂，喹啉溶剂中含有0.1mol/l的氯化四甲基铵，通过搅拌桨混合均匀，混合器通过电加热方式维持在130℃，将一部分混合液加入到测定池中，通过贝克曼库尔特Multisizer 3颗粒/细胞计数及粒度分析仪，选择1-100um的测试通道，给出单位体积(10-500ml)的粒子数,每个浓度的样品测试3次，重复性不大于0.6％，根据三次测试平均值与对应的浓度做图，得到如图3所示的标准曲线，y＝0.000263708x+0.0017。

2)将焦油加工装置生产的软沥青管线中分出一个旁路，通过沥青和喹啉流量控制阀调节，其中喹啉溶剂中含有0.1mol/l的四甲基硫酸铵，按照沥青和喹啉体积比1:100引入到混合器中，温度保持在50℃，用搅拌桨混合均匀，将一部分混合液引入到测定池中，测量一定体积(与标准曲线所用相同的体积)溶液中粒子的数量，测量三次，重复性为0.52％，三次结果平均值为4750，根据预先建立的颗粒数与喹啉不溶物的标准曲线，得到精制沥青的喹啉不溶物浓度为1.2543％，测量时间为30分钟，将引入混合器的精制沥青通过GB/T2293-2008测得的浓度为1.2544％，测定时间为4小时。测量完成后将测定池及混合器中残留液体排到废液池，再用喹啉溶剂对混合器进行清洗后排到废液池。

根据本发明的检测方法，可以快速地完成测量，将测量时间从4小时缩短至30分钟内。同时可以保证浓度测定结果的准确性。

Claims (10)

1.一种沥青中喹啉不溶物浓度的在线快速检测方法，包括以下步骤：

1)沥青中喹啉不溶物(QI)的标准曲线的建立：按照GB/T2293-2008中对喹啉不溶物含量在0.001wt％至5wt％之间的n个沥青样品进行分析测试，分别得到n个喹啉不溶物数据；将这n个沥青样品按照体积比为2-200倍的量加入喹啉溶剂，混合均匀后，加入到测定池中，通过贝克曼库尔特Multisizer3颗粒/细胞计数及粒度分析仪，给出单位体积的粒子数，将以上数据进行整理，得到粒子数与喹啉不溶物浓度的标准曲线；

2)将针状焦生产过程中涉及沥青组分的管线中分出旁路，通过输送管线和流量调节阀、流量计将含有喹啉不溶物的沥青物料引入混合器中；溶剂通过从相应的存储容器中经计量泵、流量调节阀和流量计通过溶剂管线引入混合器中，其中控制所述含有喹啉不溶物的沥青物料与所述溶剂的体积比1:5至1:200，混合器温度保持在50℃，用搅拌桨混合均匀；

3)将在所述混合器中混合均匀的物料经过混合器下部侧面管线输送至检测池，然后用粒子检测器测量检测池中物料中喹啉不溶物的粒子数，然后通过步骤1)的标准曲线，计算得到物料的喹啉不溶物的浓度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中样品数量n为至少5个。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中样品数量n为至少7个。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中所述溶剂喹啉含有0.001-0.1体积摩尔浓度的电解质，所述电解质选自季铵盐如氯化四甲基铵，四甲基硫酸铵，硫酸氢四丁基铵，四丁基高氯酸铵中一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中所述沥青样品选自将煤沥青通过溶剂沉降法、溶剂离心法、溶剂过滤法等工艺得到的不同QI含量的精制沥青样品，或将QI含量为0.1wt％至5wt％的沥青用芳烃类溶剂进行稀释得到的沥青样品；所述芳烃类溶剂选自苯、甲苯和二甲苯，萘，甲基萘，其中不含喹啉不溶物，与样品有很好的互溶性。以上所有沥青的QI数值都通过GB/T2293-2008进行测量。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中所述沥青样品的喹啉不溶物含量控制在0.001wt％至0.1wt％之间，当将喹啉不溶物含量控制在此范围内时，按照体积比为2-50倍的量向所述沥青样品加入喹啉溶剂。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)中所述沥青样品的喹啉不溶物含量控制在0.1wt％至5wt％之间，当将喹啉不溶物含量控制在此范围内时，按照体积比为10-200倍的量向所述沥青样品加入喹啉溶剂。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤2)中所述混合器配有搅拌器和加热器，并且能够指示液位。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤2)中所述混合器可以通过底部放料管线将多余物料排入废液池。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤3)中所述检测池可以通过管线将检测完的物料排入废液池。