二苯并呋喃加氫產物組分分析方法的建立

朱江，張新建，周小野，劉智慧，高偉

（黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司，河北 滄州 061104）

分析測試

二苯并呋喃加氫產物組分分析方法的建立

朱江，張新建，周小野，劉智慧，高偉

（黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司，河北 滄州 061104）

二苯并呋喃加氫產物有環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚，建立四種組分含量的毛細管氣相色譜測定方法，采用內標法分析組分。毛細管柱為 HP-5、氫火焰離子化驗檢測器和程序升溫，以環己烷為溶劑，萘為內標物對上述組分進行測定。結果表明，加氫產物中各組分能很好的分離并且分析時間不超過15 min。這種方法更加精準、操作簡便，相對標準偏差為0.57%～2.82%。

二苯并呋喃；環己基；聯苯；鄰苯基苯酚；氣相色譜；內標法

Abstract:The hydrogenation products of dibenzofuran include cyclohexyl benzene,biphenyl,o-phenyl phenol. In this paper, determination method of the four components content by capillary gas chromatography was established; the components were analyzed by the internal standard method. Type of apillary column was HP-5;FID and TPD were used,cyclohexane was used as solvent, naphthalene was used as internal standard. The results show that the components of the hydrogenation product can be well separated and the analysis time is less than 15 min. This method is more accurate, easy to operate; the relative standard deviation is 0.57%～2.82%.

Key words:Dibenzofuran；Cyclohexyl benzene；Biphenyl；O-phenyl phenol；Gas chromatography；Internal standard method

煤焦油時煤煉焦過程中得到的副產品，在煤焦油精餾時切取 230～300 ℃的餾分段成為洗油餾分段，這是煤焦油蒸餾過程中非常重要的餾分之一，洗油占煤焦油總量的5%～8%。洗油中富含喹啉、異喹啉吲哚、聯苯、α-甲基萘、β-甲基萘等附加值較高的產品，還含有較多的苊、二苯并呋喃和芴等低值組分。其中二苯并呋喃含量占洗油總量的10%～12%，如何提高二苯并呋喃利用價值已經成為近幾年科研人員研究的重點課題。

二苯并呋喃，簡稱氧芴（DBF），是一種白色或淡黃色晶體，具有環氧結構，不溶于水，溶于乙醇和乙醚［1］。我公司洗油深加工每年約有4 000 t的氧芴資源。伴隨精細化工日益成熟起來，氧芴的應用領域在不斷擴大，由于其特殊結構可進行加氫裂化制備附加值更高的聯苯、環己基苯和鄰苯基苯酚。

鄰苯基苯酚（OPP）是一種重要的精細化工產品，可用于表面活性劑、染料中間體、熱穩定劑［2］，同時由于低毒和較強的殺菌除霉的能力，可以作為很好的防腐劑［3］。傳統制備方法采用聯苯磺化法、氨基聯苯重氮水解法和環己酮縮合脫氫法［4］。

聯苯（BP）是由兩個獨立苯環構成的多環芳香烴，淡黃色或白色鱗片狀晶體，具有獨特的香味。密度0.993 g/cm3，熔點70 ℃，沸點255 ℃，不溶于水、酸和堿，溶于乙醇、甲苯和乙醚等有機溶劑［5］。聯苯廣泛應用于醫藥、染料和塑料等領域，其應用前景廣闊［6］。

環己基苯是一種重要的化工中間體，凝固點接近室溫，有特殊的物理化學性能。環己基苯主要應用于鋰離子電解液的添加劑，用于防過充、提高電池安全性能的作用。伴隨“十二五”規劃強調新能源的發展，電動車行業、手機、電腦等數碼產品對鋰離子電池的需求的增長勢必會增加環己基苯的用量［7］。環己基苯傳統合成方法有苯加氫烷基化和聯苯部分加氫等工藝路線。氧芴加氫副產物為環己基苯，擴大了環己基苯的合成路線，提高了產品的附加值。

文獻報道的上述組分分析方法主要由氣質聯用法（GC-MS）、熒光光度法、紫外分采用光光度法、反向高效液相色譜法等［8］。這些方法各有利弊，環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚和氧芴這4中組分同時定量分析的方法尚未報道。本文使用氣相色譜，采用內標法測定上述組分含量，該方法快速、準確、便于操作，有推廣應用的價值。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent7820A氣相色譜儀，GC-Chemstation工作站，氫火焰離子化驗檢測器（FID），SPB-3全自動空氣源、SPH-500氫氣發生器。環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚均為色譜純；溶劑環己烷采用市售分析純；氧芴樣品由我公司制備。

1.2 色譜條件

色譜柱為 HP-5（60 mm×0.32 mm×0.25 μm）毛細管柱，載氣為高純氮氣（表1）。

表1 色譜分析條件Table 1 GC analytical conditions

1.3 溶劑的確定

通過選用苯、甲苯、二甲苯、無水乙醇、石油醚、N,N-二甲基甲酰胺和環己烷等多種常用有機溶劑進行實驗比對發現，甲苯、二甲苯、環己烷能夠較好的溶解反應待測物質，但考慮到甲苯、二甲苯等溶劑在加氫過程中會影響反應進行同時對身體有害，因此選定環己烷作為實驗溶劑。

1.4 反應液的配制

取環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚和氧芴4種物質作為加氫反應目標產物中組主要組分的標準樣品，如下方法配制其混合溶液：（1）在精度為萬分之一的電子天平上用差量法分別稱取一定量的萘、環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚和氧芴5種物質；（2）將5種物質分別裝入50 mL容量瓶，再加入環己烷搖勻、溶解、定溶；（3）分別稱取一定量的標準樣品，混合倒入50 mL容量瓶，加入環己烷搖勻、溶解、定溶；（4）將6份樣品分別在規定的條件下進行氣相色譜分析（表2）。

表2 樣品中物質的濃度Table 2 Concentration of a substance in samples

1.5 標樣色譜圖(圖1)

圖1 標樣氣相色譜分析Fig.1 GC analysis of standard samples

2 結果與討論

2.1 色譜程序升溫方式的確定

對待測物質用氣相色譜儀進行分析，色譜柱選用HP-5，柱溫控制在160 ℃；檢測器采用FID，溫度為300 ℃；載氣為氮氣，進樣器溫度定為300 ℃，壓力為18.66 Psi，流速為23.57 mL/min。模擬洗油升溫過程，選定出如下升溫條件（表3）。

表3 程序升溫條件Table 3 Temperature programmed conditions

按照上述3種升溫條件進樣分析，對比譜圖發現第二種升溫方式為最佳條件，即初溫100～150 ℃：20 ℃/min；150～160℃：1 ℃/min；160～300 ℃：2 ℃/min；300 ℃：保持 5 min(圖 2)。

圖2 混合溶液的氣相色譜分析Fig.2 GC analysis of mixed solutions

2.2 保留時間的確定

用環己烷溶解待測物質，進行色譜分析（表4）。

表4 氣譜中各物質保留時間Table 4 Retention time of matter in gas spectrum

分析結果如圖1所示，從左側色譜峰起依次為：環己烷（溶劑）、萘（內標物）、環己基苯、聯苯、鄰苯基苯酚和氧芴。上述物質在設定的程序升溫下均能很好的分離、峰型較好、無拖尾，14min內可以完成出峰，完全可以滿足催化加氫生產產品在線分析的要求。

2.3 工作曲線的建立

2.3.1 標準溶液的配制

分標準樣溶液配制：用電子天平依次稱取不同質量的苯基環己烷、聯苯、鄰苯基苯酚、氧芴的標準樣，分別加入到5個50 mL的容量瓶中，加入0.12 g的萘，然后用環己烷稀釋至刻度搖勻待用。溶液中內標物的質量ms及標準樣質量mi見表5。

表5 內標曲線原始數據Table 5 Original data of internal standard curve

2.3.2 繪制工作曲線

圖3 不同物質工作曲線Fig.3 Working curve of different substances

五個標準樣分別進樣兩次，色譜峰面積取其平均值。統計相應數據，繪制工作曲線，橫坐標為峰面積比，縱坐標為質量比，擬合曲線得出 y=kx，k即為相應物質的相對校正因子（圖3）。

2.3.3 產品定量方法

準確稱量接受到的產品溶液，接收到溶液稱取樣品質量，加入一定質量的內標物萘，以環己烷定容，混合均勻進行氣相色譜分析。由工作曲線峰面積比可以計算出對應產物質量，然后在進行收率計算。

2.4 精密度試驗

將混合樣品重復測定5次，考察該方法的精密度并計算相對標準偏差，結果如表6所示。

表6 精密度試驗數據Table 6 Precision test data

3 總 結

采用毛細管氣相色譜法測定氧芴加氫裂化反應生成產物中苯基環己烷、聯苯、鄰苯基苯酚和氧芴的含量的方法更加快捷、可靠。該方法效率高、分析速度快，樣品分析可控制在15 min以內，適用于企業產品的在線檢測，為現場分析和操作調節提供了簡捷的方法。

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［5］李峻海，侯文杰.聯苯及其衍生物的研究進展[J].燃料與化工，2005，03：27-29.

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Establishment of Component Analysis Method for the Hydrogenation Product of Dibenzofuran

ZHU Jiang，ZHANG Xin-jian，ZHOU Xiao-ye，LIU Zhi-hui，GAO Wei

（Huanghua Xinnuo Lixing Fine Chemical Co., Ltd., Hebei Cangzhou 061104, China）

TQ 514

A

1671-0460（2017）09-1940-04

河北省重點科技計劃項目，氧芴的綜合利用—氧芴加氫裂化反應研究，項目號：16211403D。

2017-05-02

朱江（1987-），男，遼寧朝陽人，工程師，碩士，2015年畢業于遼寧石油化工大學化學工程專業，研究方向：化學工程及納米催化研究。E-mail：772306789@qq.com。