饱和烃络和技术在油气地球化学研究中的应用

杨雪

[摘要]饱和烃络和技术在油气地球化学研究中的应用有着重要意义。目前主要有Silicalite 法、分子筛吸附法、尿素络和法。本文概述了这三种方法的方法及其应用，对比不同类型分子筛的不同吸附作用。

[关键词]5A分子筛 饱和烃络合 单体碳同位素

[中图分类号] P183 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-376-1

1饱和烃络合技术的必要性

随着科学技术的进步，原油和岩石可溶有机质中的单体烃分子的碳同位素特征，可以判断生物标志化合物的原始有机质来源和沉积环境，为油-油、油-源对比提供依据。在GC-MS和GC-IRMS分析中，常出现非正构组分在气相色谱图中以“鼓包”或杂峰形式出现或是正构、异构组分部分共溢，这都对分析精确度和检测结果造成影响，因此必须对饱和烃预分离处理；而在生物标志化合物碳同位素研究中，需将甾烷组分和霍烷组分进行分离，从而更为准确滴判别古沉积环境中各种古生物源的分布[1-3]。

2饱和烃络合技术

目前国内外饱和烃分离方法主要有三种：Silicalite 法、尿素络和法、分子筛吸附法。

1990年West，N利用硅沸石吸附分离石油中支链烷烃和环烷烃馏分，对于分析甾烷和藿烷等生物标志物是比较有效的。

尿素络合法运用较为普遍，将尿素加入甲醇溶液中，配制成过饱和溶液，将饱和烃组分溶于正己烷溶液或丙酮-正己烷（1：1）溶液中，并倒入饱和的甲醇-尿素溶液中，过滤白色沉淀，滤液为异构组分，将沉淀溶解冷却，正己烷萃取得正构组分。

尿素络合法中，影响因素有尿素用量、水浴温度、反应时间。尿素络合法对饱和烃中C14之前的组分影响较大，较适用于轻质油中，分离时不需氢氟酸溶解，分离后的正构烷烃中含有少量支链烃等，因此，实验条件难以掌握，过程容易污染，人为因素较大。

分子筛分为13X分子筛、Y型分子筛、5A分子筛等，因对实验结果的不同需求，采用分子筛的类型也不一样。

13X分子筛（沸石NaX）从原油饱和烃中分离并富集藿烷和三环萜烷等多环萜类化合物。Y型分子筛对甾烷、藿烷的吸附作用中，NaY分子筛是分离富集甾烷、藿烷等生物标志化合物的最佳选择，而MOY分子筛对藿烷具有很强的吸附作用[4，5]。

早在20世纪60年代，国外研究者就对5A分子筛吸附法有所研究。

将溶入异辛烷溶液中的饱和烃组分和5A分子筛混合，85℃下加热20h，过滤，出去滤液中的异辛烷得异构/环烷烃；将5A分子筛用热的异辛烷溶液冲洗吸附在表面的异构和环烷烃，并用氯仿加20%的HF冲洗，正己烷萃取得正构烷烃。改进后采用冷凝-回流装置，在实验步骤、试剂用量、温度控制、试剂配比、回收利用方面更加详细，进一步提纯和富集了异构和环烷烃化合物，提高了样品的回收率，也减少了轻烃的部分损失，分离效果较好，回收率较高[6，7]。

5A分子筛吸附法本身对单体烃碳同位素分析结果无太大影响，常规实验中用氢氟酸溶解吸附正构烷烃，而氢氟酸是强酸，毒性、腐蚀性较大，一般用正戊烷和环己烷混合溶液作为洗脱剂代替。分子筛吸附法提取正构烷烃的实验中，不同比例的环己烷、正戊烷洗脱剂和不同质量比例分子筛和饱和烃均可以影响络合效果[8]。

3结论

综合来看，从络合效果、回收率、影响因素、操作步骤和经济等多方面考虑，以分子筛吸附法最佳，其中5A分子筛分离法效果最佳，但是实际操作中，尿素法步骤较简单，比较常用。

参考文献

[1]Freeman K H，Trendel J M，Albecht P. Evidence from carbon isotope measurements from diverse origins of sedimentary hydrocarbons.Nature，1990，343：254-256.

[2]张文正，斐戈，关德师.液态正构烷烃系列、姥鲛烷、植烷碳同位素初步研究[J].石油勘探与开发，1992，19（5）：32-41.

[3]段毅，张辉等.柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素研究[J].矿物岩石，2003，23（4）：91-94.

[4]Dimmler A，Stransz OP.Enrichment of polycyclic terpenoid， staturated hydrocarbons from petroleum by adsorption on zeolite NaX. Journal of Chromatography A，1983，270：219-225.

[5]王汇彤，魏彩云，张水昌等.国产Y型分子筛对甾烷、藿烷的吸附和脱附研究[J].石油实验地质，2010，32（1）：71-75.

[6]朱雷，史权.吸附法分离饱和烃组分在石油地球化学中的应用[J].石油大学学报，1999，23（2）：30-33.

[7]许行义，李秀芝.岩石氯仿抽提物及原油中异构烷烃和环烷烃的分析[J].石油勘探与开发，1990，（3）：27-31.

[8]张逐月等.5A分子筛吸附混合溶剂洗脱-气相色谱-同位素质谱分析土壤中正构烷烃单体碳同位素[J].岩矿测试，2012，31（1）：178-183.