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国家标准计划《煤基液相酚类化合物的全测定 全二维气相色谱-质谱/FID联用》由 TC469(全国煤化工标准化技术委员会)归口上报,TC469SC4(全国煤化工标准化技术委员会煤化工产品检测方法分会)执行 ,主管部门为国家标准化管理委员会

主要起草单位 太原理工大学国家煤及煤化工产品质量监督检验中心

目录

基础信息

计划号
20214017-T-469
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2021-10-13
申报日期
2021-03-10
公示开始日期
2021-08-17
公示截止日期
2021-08-31
标准类别
方法
国际标准分类号
71.080.90
71 化工技术
71.080 有机化学
71.080.90 酚
归口单位
全国煤化工标准化技术委员会
执行单位
全国煤化工标准化技术委员会煤化工产品检测方法分会
主管部门
国家标准化管理委员会

起草单位

与国家标准同步制定外文版

编号 语种 翻译承担单位 国内外需求情况
1 EN 太原理工大学、国家煤及煤化工产品质量监督检验中心 以煤炭作为我国能源供应的主体是我国能源资源禀赋状况的客观选择。随着经济全球化逆流,世界能源供应格局处于动荡之际,以煤制液体燃料将成为保障我国能源安全战略的重要组成部分。 由于煤中氧元素的存在,致使几乎所有的煤制液体燃料工艺液相(煤基油品和煤化工废水)中均含有相当数量的酚类化合物。而酚类化合物是重要的精细化工产品,具有极高的经济价值,同时又很难降解,易在水体中迁移累积,会造成严重的环境污染。 国内外现行测定煤基液相酚类化合物的方法,只能检测出总酚或特定几种酚类化合物的含量,均无法实现酚类化合物全组分的定性定量分析。 此标准的提出,可实现在统一平台和方法基础上不同煤制液体燃料工艺液相酚类化合物的准确定性定量分析,具有普遍适用性,对煤化工产业发展及生态环境安全具有重要的支撑作用。 此标准的英文翻译不仅为我国煤化工检测技术走向国际提供便利,也有利于推动我国煤化工产业走出国门,走向国际市场。

目的意义

以煤炭作为我国能源供应的主体是我国化石能源资源禀赋状况的客观选择。

虽然在当前中国,能源结构不断优化,煤炭消费占比不断下降,但是根据中国工程院的报告,煤炭的主体地位在相当长一段时间内难以改变! 煤炭作为固体能源,其传统利用方式主要通过热能和电力形式供应给用户。

随着中国经济的高质量发展,对液体燃料的需求与日俱增,煤制液体燃料成为相关基础研究和工业示范的热点。

煤制液体燃料可分为煤热解、煤直接液化和间接液化。

煤热解是绝氧加热将煤中挥发性物质从煤中赶出,获得部分液体产品。

根据温度不同可分为高、中、低温三种,其中以获得液体产物为目的的主要是中低温热解,煤高温热解,又称煤焦化,其主要目的是生产焦炭和焦炉煤气,同时伴随有高温焦油的生成。

煤直接液化是在供氢溶剂和催化剂作用下通过加氢裂化将煤炭转变为液体燃料的过程。

煤间接液化是以煤气化技术为基础,将煤炭在高温下部分氧化转化成CO和H2,然后在较低温度下催化转化成液体燃料或基本化学品。

而煤中氧元素的存在,致使煤热解、煤直接液化的液体产品中含有相当数量的酚类化合物。

而且在煤焦化、煤气化技术的焦油精制、粗苯加工、煤气净化等工艺段产生的废水中也含有一定数量的酚类化合物。

酚及同系物是重要的精细化工产品,具有极高的经济价值,但酚类化合物难降解,易在水体中迁移累积,会造成严重的环境污染。

在2016年国家能源局修订的《能源技术创新“十三五”规划》中,明确将“高酚氨煤化工废水零排放技术”列为示范试验类项目。

因此,对酚类化合物全组分进行定性定量分析,不仅是实现煤化工废水特征污染物酚零排放的有力保障,而且可为含酚废水处理技术(如膜分离、电化学降解等),以及进一步酚类化合物富集提取技术提供理论指导,使含酚废水变废为宝。

此外,酚类化合物是煤基液体产品中最主要的含氧化合物,实现酚类化合物全组分定性定量分析对构建煤结构与煤热解/液化产物之间的关系,改进相关煤化工工艺具有重要的理论指导意义。

现行测定酚类化合物的方法众多,如通过添加氢氧化钠,根据碱液的增量计算焦油中的总酚含量(GB/T24207-2009)。

利用4-氨基安替比林分光光度法(HJ 503-2009,ASTM D1783-01),测定出废水中酚的总含量。

通过气相色谱分析得到工业酚油产品中不同酚化合物的含量(GB/T2601-2008)。

通过气相/液相色谱(HJ 744-2015,ASTM D2580-06)分析得到废水中十四种酚类化合物的含量。

但煤化工液相中酚的组成极复杂,而以上各方法只针对性地分析酚油产品或含酚废水,不具普适性,且只能定量分析样品中总酚或特定几种酚类化合物的含量,有明显局限性。

近年发展起来的全二维气相色谱-质谱法(GC×GC-MS)具有峰容量大、分辨率高、定性分析更准确等特点,同时,全二维的双聚焦特性可使分析的检测限大大降低,实现对痕量酚类化合物的定性检测,如配置FID检测器,可同步实现经全二维气相分离后产品的定量分析。

目前,此方法已应用于本课题组在研国家自然科学基金面上项目“基于煤显微组分结构特性的煤分质液化研究(21975173)”的液体产物中酚类化合物分析鉴定。

另外,利用此方法通过分析经不同膜处理后废水中酚类化合物组成及含量的变化,针对性调整了膜性质,使本课题组与赛鼎工程有限公司承担的山西省煤基重点科技攻关项目“膜分离和富集煤化工废水中酚和油的技术开发(MH2014-10)”得以顺利完成。

《煤基液相酚类化合物的测定 全二维气相色谱-质谱/FID联用》标准项目的提出,可实现在统一平台和方法基础上进行不同煤化工工艺液相中常量、微量及痕量酚类化合物的准确定性定量分析,具有普遍适用性,将对煤化工产业发展及生态环境安全具有重要的支撑作用。

范围和主要技术内容

1.前处理:煤基油产品采用二氯甲烷溶解、过滤,制备样品;采用固相萃取法对煤化工废水中酚类化合物进行富集浓缩。 2.定性分析:废水/煤基油中酚类化合物的组成复杂,采用全二维气相系统可实现复杂样品的正交分离,二维色谱柱流出的物质进入质谱,根据质谱检测出的主要离子峰、特征离子峰及全二维气相色谱中化合物“族分布”特性对酚类化合物进行定性分析。 3.定量分析:二维色谱柱流出的物质进入FID检测器,利用内标法对废水/煤基油中的酚类化合物进行定量分析。