前言：

"石油是重要的能源和化学品原料，石油产品和石油化工产品已经广泛应用于各个领域，在国民经济和日常生活中发挥着举足轻重的作用。为了充分利用石油资源，更经济、更有效地加工原油，获取高品质的石油产品和后续的石油化工产品，在石油炼制和石油化工（石油炼化）生产与技术开发中需要深层次地分析研究原油、石油馏分和石油化学品的物理化学性质。随着信息化技术和石油炼化行业自身的不断发展，石油炼化生产的精细化、数字化和智能化已经成为目前发展的新趋势，这也符合中国制造2025五大工程之一——“智能制造”的发展要求。在推行分子炼油和智能炼厂的过程中，最基础的输入信息就是原料、中间产品、最终产品的详细信息，这就需要通过精细地分析研究石油炼化生产原料及其产品，从分子层面去认识石油炼化生产的原料和产品的组成以及反应过程，为反应机理研究和创新性技术开发提供强有力的技术支撑，同时需要利用大数据库，将各种数据综合加工分析，提出优化方案，实现原油的最佳利用。

为了满足石油炼化生产和技术研究中的分析需求，越来越多的分析技术已经应用于石油炼化生产和技术开发过程，其中使用最多的是气相色谱技术。气相色谱分析技术已经贯穿于石油炼制和石油化工生产的全过程，从原油轻体组成分析到馏分油族组成分析、详细烃组成分析、含硫和含氮化合物分析，从中间产品乙烯丙烯中微量痕量杂质分析到聚合物中残留单体、添加剂和聚合物结构分析，均使用到气相色谱及其联用技术。气相色谱技术是集分离和定性定量为一体的分析技术，其分离能力非常强，特别适合于石油炼化产品这类复杂体系的分析，可以为智能炼厂和分子炼油设计、优化提供详细的基础数据。前处理技术、二维分离技术和高灵敏、高选择性检测技术的发展，进一步扩大了气相色谱技术在石油炼化生产中的应用。在当今技术快速发展的时代，作为一名石油炼化领域的气相色谱分析者，除了熟知气相色谱原理和基础知识外，还应了解气相色谱技术在石油炼化生产中的应用情况，了解石油炼化生产的基础知识和分析需求，了解气相色谱技术的新进展，掌握一些气相色谱仪维护故障排除知识，这样才能更好地服务于石油炼化生产和技术开发。本书将在这些方面给予气相色谱分析者一定的帮助，为解决分析中的实际问题起到抛砖引玉的作用。

本书基本按照石油炼制、石油化工产品的生产顺序，即原油、馏分油、二次加工的油品、石油化工中间体、化工小分子产品、聚合物等的生产顺序，介绍气相色谱及其联用技术在此领域的应用。第1章、第2章简单介绍了色谱技术的基本知识和石油炼化主要产品分布，初次接触本领域的分析人员通过对这部分的阅读可以对色谱技术和石油炼化产品有一个初步的了解。第3章～第5章介绍了气相色谱在气态混合烃、轻质馏分油、中间馏分油及重质油分析中的应用，重点介绍气相色谱及其联用技术在汽柴油组成、含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、非常规添加剂分析中的应用，并介绍了全二维色谱技术分析柴油烃组成含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物的应用。第6章介绍气相色谱在聚合单体和小分子中间产品分析中的应用，重点介绍聚合单体乙烯、丙烯、丁二烯中微量杂质的分析，以及中间产品混合芳烃、裂解C5、裂解C9的分析。第7章介绍气相色谱及其联用技术在聚合物分析中的应用，重点是聚合物残留单体、聚合物添加剂和聚合物组成分析。第8章针对石油炼化生产中突发的生产问题和产品质量问题，结合实际工作案例，介绍解决突发问题的应急分析思路、方案和相关应用。第9章根据实际工作经验，针对石油炼化分析的特殊性，介绍了气相色谱仪使用中应注意的事项和操作技巧，同时就气相色谱仪购置和验收提出了一些建议，供使用者参考。

本书主要具有以下特点：

① 针对性强，只针对石油炼制和石油化工(石油炼化)行业；

② 内容丰富，不仅介绍了气相色谱及其联用技术在石油炼化行业的应用，还介绍了一些石油炼化的基础知识和分析研究热点；

③ 实用性强，主要内容来自笔者及其分析团队的工作实践，与石油炼化生产和科研结合紧密，与气相色谱仪规范使用结合紧密；

④ 引用标准多，在介绍相关产品分析时，引用了大量现行的相关国内外分析方法标准，便于使用者查找和比对分析，了解标准发展动向。

本书主要内容基于笔者及中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院兰州化工研究中心的秦鹏、耿占杰、王芳和赵家琳等的研究结果;书中汽柴油部分含氮化合物、柴油酚类化合物、汽柴油烃组成全二维气相色谱分析，以及重馏分油馏程分析内容，基于中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院分析研究室的史得军、马晨菲、陈菲、王春燕、曹青、林骏等的研究结果。本书凝聚了笔者及其分析团队的智慧和结晶，同时也穿插介绍了国内外其他分析工作者的研究成果。在编著本书前及编著过程中，就图书的编写思路、设想和内容与胡之德先生进行过多次讨论，胡先生提出许多宝贵的意见和建议。在完成本书初稿后，再次请教了胡先生，胡先生不仅认真仔细地审阅了全部书稿，修正了一些错误、提出了意见和建议，还提笔为本书写了序。在此对胡先生表示深深的感谢。

限于编著者水平及时间，书中难免出现不当和疏漏之处，恳请读者提出宝贵意见和建议。

薛慧峰

2019年1月

目录：

"第1章气相色谱基础知识1

1.1色谱发展简史1

1.2色谱基本理论3

1.2.1色谱常用术语与定义3

1.2.2分离原理5

1.2.3色谱技术分类6

1.3气相色谱技术7

1.3.1气相色谱分类7

1.3.2气相色谱仪组成8

1.4气相色谱定性定量13

1.4.1气相色谱定性13

1.4.2气相色谱定量16

1.5气相色谱分析前处理技术17

1.6气相色谱联用技术18

1.6.1前处理技术联用18

1.6.2分离技术的联用19

1.6.3检测技术的联用20

1.7气相色谱新技术21

1.7.1全二维气相色谱技术21

1.7.2中心切割技术22

1.7.3快速气相色谱仪23

1.7.4微型便携式气相色谱仪24

1.7.5气相色谱-高分辨质谱联用24

参考文献25

第2章石油炼制与石油化工产品简介27

2.1石油开采产品28

2.2石油炼制主要产品28

2.3石油化工主要产品32

参考文献37

第3章气态混合烃的分析38

3.1炼厂气分析39

3.1.1炼厂气组成39

3.1.2炼厂气分析技术40

3.2天然气分析51

3.2.1天然气组成51

3.2.2天然气分析技术51

3.3液化石油气分析52

3.3.1液化石油气组成52

3.3.2液化石油气烃组成分析52

3.3.3液化石油气中硫化物分析54

3.4混合C4分析59

3.4.1混合C4组成59

3.4.2混合C4烃组成分析59

3.5气态混合烃分析小结61

参考文献62

第4章轻质馏分油的分析63

4.1汽油及轻馏分油的种类及分析要求64

4.1.1不同轻质馏分油烃组成差异64

4.1.2不同汽油的分析要求70

4.2轻质馏分油的烃组成分析71

4.2.1烃族组成分析——多维气相色谱技术71

4.2.2单体烃分析——单柱毛细管色谱技术80

4.2.3单体烃分析——全二维气相色谱技术83

4.3裂解汽油烃组成分析84

4.3.1不同装置裂解汽油烃组成分析84

4.3.2裂解汽油切割过程的监控分析86

4.3.3裂解汽油加氢产物的分析88

4.3.4加氢产物芳烃抽提前后的分析92

4.4轻质馏分油中含氧化合物的分析93

4.4.1直馏汽油中微量含氧化合物分析93

4.4.2醚化汽油和车用汽油中含氧化合物分析技术95

4.5轻质馏分油中含硫化合物的分析102

4.5.1不同汽油馏分中含硫化合物的差异103

4.5.2汽油馏分中含硫化合物的测定106

4.5.3硫选择性检测器可能遇到的干扰问题114

4.5.4分析轻质馏分中含硫化合物的注意事项116

4.6轻质馏分油中含氮化合物分析117

4.6.1汽油馏分含氮化合物分析技术118

4.6.2不同轻质馏分中含氮化合物的分析120

4.7车用汽油非常规添加剂的分析123

4.7.1常见车用汽油非常规添加剂123

4.7.2分析非常规添加剂的方法124

4.8轻质馏分油分析小结125

参考文献126

第5章中间馏分油和重质油的分析129

5.1中间馏分油130

5.1.1中间馏分油烃组成分析130

5.1.2柴油中含硫化合物的分析135

5.1.3柴油中含氮化合物的分析140

5.1.4柴油中酚类化合物的分析150

5.2重质油156

5.2.1重质油馏程分析156

5.2.2重质油硫氮元素分布分析161

5.2.3重质油烃、硫、氮组成分析163

参考文献168

第6章石油化工有机小分子和中间产品的分析173

6.1主要中间产品和助剂174

6.2聚合单体乙烯和丙烯的分析174

6.2.1乙烯和丙烯中的杂质及其对催化剂的影响175

6.2.2乙烯和丙烯中的杂质的分析技术176

6.2.3乙烯和丙烯中烃杂质的分析178

6.2.4乙烯和丙烯中杂原子化合物的分析180

6.2.5分析乙烯和丙烯中微量痕量杂原子化合物注意事项185

6.3乙烯和丙烯聚合用其他材料的分析186

6.3.1第二聚合单体1-丁烯、1-己烯的分析186

6.3.2烯烃聚合所用异戊烷、己烷的分析190

6.3.3氯丁烷的分析193

6.3.4外给电子体196

6.4丁二烯的分析197

6.4.1聚合级丁二烯组成分析198

6.4.2回收丁二烯分析200

6.4.3丁二烯中抽提剂、阻聚剂分析202

6.4.4循环乙腈的分析203

6.5异戊二烯和环戊二烯的分析205

6.5.1异戊二烯的分析205

6.5.2环戊二烯的分析208

6.6苯乙烯和丙烯腈的分析211

6.6.1苯乙烯的分析211

6.6.2丙烯腈的分析214

6.7甲基叔丁基醚的分析216

6.7.1甲基叔丁基醚中含硫化合物的分析216

6.7.2烃类和含氧化合物杂质的分析222

6.8芳烃223

6.8.1混合芳烃的分析224

6.8.2三苯的分析224

6.8.3乙苯脱氢产物的分析227

6.8.4芳烃抽提中环丁砜的分析228

6.9裂解C5的分析229

6.9.1裂解C5烃组成的分析229

6.9.2裂解C5中含硫化合物分析235

6.9.3分析裂解C5烃组成注意事项235

6.10裂解C9及加氢产物的分析237

6.10.1裂解C9的分析237

6.10.2裂解C9加氢产物的分析248

参考文献251

第7章高分子聚合物的分析254

7.1高分子聚合物分析需求及分析技术255

7.1.1高分子聚合物分析需求255

7.1.2分析聚合物的基本途径及技术256

7.2聚合物中挥发性组分的分析257

7.2.1聚合物残留单体的分析257

7.2.2聚合物残留溶剂的分析260

7.3聚合物中半挥发物/难挥发物的分析263

7.3.1聚合物中添加剂分析264

7.3.2聚合物中致毒性化合物分析269

7.4聚合物组成分析和鉴别280

7.4.1聚合物热裂解规律280

7.4.2聚合物热裂解产物影响因素281

7.4.3不同聚合物热裂解产物291

7.4.4充油、硫化聚合物热裂解分析294

7.4.5共混聚合物热裂解分析299

7.5挥发物、添加剂、聚合物组成的同时分析307

7.5.1梯度热解析-热裂解与气相色谱联用308

7.5.2凝胶渗透色谱与气相色谱、裂解气相色谱联用309

参考文献311

第8章石油炼制和石油化工生产应急分析314

8.1催化剂中毒原因分析314

8.1.1实例一炼厂丙烯聚合催化剂中毒原因分析315

8.1.2实例二高密度聚乙烯催化剂活性降低原因分析318

8.1.3实例三全密度聚乙烯装置生产负荷下降原因分析320

8.1.4实例四裂解汽油加氢催化剂中毒失活原因分析322

8.2产品质量问题的分析328

8.2.1实例一高密度聚乙烯瓶盖料异味问题分析328

8.2.2实例二脱硫汽油辛烷值降低原因分析330

8.2.3实例三丁酮干点偏高原因分析334

8.2.4实例四甲苯蒸发残留偏高原因分析336

8.3生产装置结垢物/堵塞物的分析337

8.3.1实例一裂解C5分离装置管线内结垢物338

8.3.2实例二脱碳五塔冷凝器附着结垢物的分析341

8.3.3实例三乙烯装置101塔重急冷油段填料中结垢物分析342

8.3.4实例四火炬罐堵塞物分析343

8.4生产中的其他异常问题346

8.4.1实例一乙烯装置裂解产物CO偏高原因分析346

8.4.2实例二乙烯装置裂解产物CO含量突增原因分析348

8.4.3实例三循环水质污染原因分析350

参考文献353

第9章石油炼制和石油化工色谱分析注意事项355

9.1分析应用注意事项355

9.1.1采样及取样进样355

9.1.2色谱柱选择安装使用358

9.1.3检测器的使用365

9.1.4定性分析366

9.1.5定量分析注意事项369

9.1.6其他注意事项372

9.2气相色谱仪维护与故障排除373

9.2.1阀进样系统维护373

9.2.2液体自动进样器维护374

9.2.3汽化室（进样口）的维护375

9.2.4检测器的维护375

9.2.5峰形异常问题的处理376

9.3仪器购置及验收事项378

9.3.1仪器购置技术协议379

9.3.2仪器验收380

9.3.3培训381

参考文献382