專利名稱：單層析柱組分分離制備儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種分離制備儀，特別涉及ー種對含有多種有效成分的不同混合物進行組分分離制備的儀器。
背景技術：
在石油，化工，生物，醫(yī)藥，環(huán)保，食品等領域，經(jīng)常需要對某ー類的化合物分離制備，以達到儀器進一步精確分析的目的。 石油中所含有的成分非常復雜，且隨產(chǎn)地而異。石油的化學組成與物理性質(zhì)有著密切的聯(lián)系。兩者的特征對研究石油形成、運移、聚集、保存、次生改造和分布，評價石油的エ業(yè)品質(zhì)有著十分重要的意義。石油中含飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)四種族組分。石油及石油產(chǎn)品的性能和質(zhì)量取決于其中烴類類型和數(shù)量。石油的簡單產(chǎn)品組成分析是將其分為飽和烴，芳烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)四種族組分。即，作為石油及其石油產(chǎn)品的組成分析方法，四組分(SARA)(飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì))分析法被廣泛應用于石油組分分析中。色譜技術最早應用于石油產(chǎn)品的成分分離與組分分析。目前在科研和生產(chǎn)中用于原油、燃料油、煤焦油、化工原料等的化學族組成分離方法主要有經(jīng)典柱色譜(LC)法、氣相色譜(GC)法、薄層色譜(TLC)法、高效液相色譜(HPLC)法和凝膠色譜(GPC)法等。經(jīng)典LC法是以硅膠、氧化鋁等填料為固定相，用各種有機溶劑進行洗脫的液固色譜法。雖然LC分離效果較好，但分離時間長，溶剤、固定相消耗多，回收率低，精度差。GC法是ー種高效靈敏的分離手段，但有嚴格的溫度限制，要求所分析的物質(zhì)必須在氣態(tài)條件下進行，流動相為惰性氣體，在石油產(chǎn)品分析中只能用于輕質(zhì)油族的組成分析。用HPLC分離石油及其石油產(chǎn)品，樣品不會因蒸發(fā)溶劑而損失棹，也不會因為升溫而造成樣品的組成變化。該方法在實際生產(chǎn)中有重要的應用意義，對部分未知樣品的分析也表明，該方法在一定程度上可以替代經(jīng)典的LC法，實現(xiàn)快速分離分析的目的。通過國內(nèi)外有關文獻的報道可以看出，分離方法不同，檢測方式不同，所得到的結(jié)果也往往不同。在對各種方法的比較中得出，采用高效液相色譜分離、質(zhì)譜檢測法是目前最有效的分析方法，也最能代表石油及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)族的組成。雖然HPLC(高效液相色譜)屬于ー種高效分離分析手段，但由于缺乏合適的檢測器，定性、定量的準確性存在ー些問題。比如，由于原油樣品的復雜性，且缺乏對芳烴和膠質(zhì)選擇性優(yōu)越的分析柱，芳烴和膠質(zhì)的保留時間過長，因此一般需要用特殊的方法使兩者得到較好的分離。而且HPLC的柱子貴，成本高。后來有人采用ー種粘土吸附色譜法，這個方法需要相當多的油樣，而且費時，難以自動操作，浪費大量的溶剤。此外，即使在高效液相色譜分析方法中，由于其乃單柱結(jié)構(gòu)，雖然對于單個化合物分離有優(yōu)勢，但對于大量的分離制備需要，由于柱子貴，成本高，所以國內(nèi)除了精細的分離制備用高效液相色譜分析方法外，其他都不采用，還是采用手工的方法。而且，通過查詢國內(nèi)外的分離制備儀的研究狀況，可以說目前還沒有可以用于批量精細分離的儀器。目前國內(nèi)對族組分的分析都是采用石油行業(yè)標準SY/T5119-2008，該方法基本上都是是手工操作，其具體方法是，用正己烷浸泡原油試樣10個小時，經(jīng)過濾，可分離出浙青質(zhì)，濾液加于固定相為硅膠和氧化鋁的層析柱中，再分別添加ニ氯甲烷+正己烷、無水こ醇、氯仿淋洗，可分離出飽和烴、芳烴、膠質(zhì)。采用手工操作分離制備吋，由于添加的試劑有污染，對人體有害。鑒于目前關于分離制備儀的這種狀況，對于研究石油及石油產(chǎn)品的高校及企業(yè)研發(fā)人員來說，迫切需要建立對ー系列石油及石油產(chǎn)品進行族組分分離的分離制備儀和分離制備方法，既能做到批量分離，降低分離成本，又能提高自動化程度，降低對人體的危害，還能進行精細分離，提高分析時的定性、定量的準確性?？梢哉f，這是石油工作者們一直在追求的目標。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了ー種組分分離制備儀，該組分分離制備儀將采用機電自動化分析手段，可以同時分析不同地區(qū)、不同層系原油的四種組分，即只 需一次進樣品，就可將組分全部分析出來，達到快速，精確的目的。本實用新型提供的組分分離制備儀為單層析柱和多層析柱兩種類型。前者適用于単一樣品組分分離。多層析柱組分分離制備儀，則更適合多地區(qū)、多層系、不同類型的多種組分樣品分離。單層析柱組分分離制備儀，包括一個層析柱；密閉裝置，設置于所述層析柱的柱ロ，樣品輸入裝置，向所述層析柱內(nèi)輸入含有N個組分的待分離樣品；試劑加入裝置，向所述層析柱內(nèi)加入用于分離提取所述N個組分之一的N種分離用試劑中的對應試劑；加壓裝置，使所述層析柱內(nèi)加壓；和組分收集裝置，接收從所述層析柱洗脫出來的液體，N為大于或者等于I的整數(shù)。基于上述組分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，還包括控制裝置，所述控制裝置至少與所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置、所述加壓裝置和所述組分收集裝置之ー連接，控制其所連接的設備能夠自動完成相應動作。所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置和所述加壓裝置是通過穿透所述密閉裝置的管道與所述層析柱連通的。基于上述組分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述組分收集裝置為集液杯自動轉(zhuǎn)換裝置，包括多個集液杯，在所述試劑加入裝置更換加入的試劑種類時，在所述控制裝置的控制下所述組分收集裝置自動更換到下一個對應的集液杯?；谏鲜鼋M分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述試劑加入裝置包括N個試劑加入?yún)g元，每ー個試劑加入?yún)g元包括一種分離用試劑的儲存容器；和閥門，閥門的一個端ロ連接到所述儲存容器，另ー個端ロ連接到所述層析柱，根據(jù)來自所述控制裝置的指令自動打開所述閥門向所述層析柱內(nèi)加入所述ー種分離用試劑。基于上述組分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述N個試劑加入單元構(gòu)成為具有ー個出ロ N個進ロ的閥門，所述閥門的N個進ロ與N種分離用試劑各自的N個儲存容器一一對應連接，所述閥門的ー個出口連通到所述層析柱，在所述控制裝置的控制下，所述N個進ロ自動依次與N個儲存容器連通向所述層析柱中加入分離用試劑。多層析柱組分分離制備儀，其包括:M個層析柱；密閉裝置，設置于每ー個層析柱的柱ロ，樣品輸入裝置，將M個待分離樣品一一對應輸入所述M個層析柱內(nèi)；試劑加入裝置，向每ー個層析柱內(nèi)加入用于分離提取所要組分的N種分離用試劑之一；加壓裝置，使加入了分離用試劑的層析柱加壓，能同時為多個層析柱加壓；組分收集裝置，分開接收從每ー個層析柱洗脫出來的組分，M個待分離樣品的每ー個待分離樣品最多含有N個組分，MS 2，N彡2?；谏鲜鼋M分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，還包括控制裝置，所述控制裝置至少與所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置、所述加壓裝置、所述組分收集裝置之ー連接，控制其所連接的設備能夠自動完成相應動作。所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置和所述加壓裝置是通過穿透所述密閉裝置的管道與所述層析柱連通的。基于上述組分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述組分收集裝置為集液杯自動轉(zhuǎn)換裝置，包括MXN個集液杯，在所述試劑加入裝置更換加入到某一個層析柱內(nèi)的試劑種類時，在所述控制裝置的控制下自動更換所述某一個層析柱所對應的集液杯。 基于上述組分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，M = 12?；谏鲜鼋M分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述試劑加入裝置包括N個試劑加入?yún)g元，向每ー個層析柱加入N種分離用試劑，每ー個試劑加入?yún)g元包括儲存N種分離用試劑中的一種分離用試劑的儲存容器；和M個閥門，每ー個閥門的ー個端ロ連接到所述儲存容器，另ー個端ロ連接到所述M個層析柱之一，根據(jù)來自所述控制裝置的指令自動打開所述閥門向所述層析柱內(nèi)加入所述ー種分離用試劑?；谏鲜鼋M分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述N個試劑加入?yún)g元的每ー個試劑加入單元是具有ー個進ロ M個出口的M+1通閥門，所述M+1通閥門的所述ー個進ロ與所述儲存容器連通，所述M+1通閥門的M個出口各自與M個層析柱一一連通，所述M+1通閥門根據(jù)來自所述控制裝置的指令自動向M個層析柱之一加入其所在単元所供給的試劑?；谏鲜鼋M分分離制備儀的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述樣品輸入裝置包括M個樣品輸入單兀， 向M個層析柱加入ー種待分離樣品,姆ー個樣品輸入單兀包括儲存M個樣品之ー的樣品儲存容器；閥門，一端ロ與所述樣品儲存容器連接，另一端ロ與所述M個層析柱之ー連接，在所述控制裝置的控制下，每ー個樣品輸入?yún)g元同時或者錯開地自動向其所連接的M個層析柱之一加入待分離樣品。本實用新型的有益效果如下該制備儀自動化程度高，減少手工操作，降低了對人體的危害；由于可同時對多種混合物(油樣)進行分離制備分析，這樣可縮短分析時間，減少勞動強度，大大提高工作效率；同時還能夠建立統(tǒng)ー的標準，提高組分分析精度，分離的準確性不受操作人員熟練程度影響，重復性好。該制備儀可用于精細分離，適于批量分離，成本低。適用于中石油、中石化、中海油的各基層單位(比如油田、煉油廠等)，市場前景極為廣闊。

圖I是單層析柱組分分離制備儀的構(gòu)成示意圖。圖2是多層析柱組分分離制備儀的構(gòu)成示意圖。其中，附圖標記說明如下10、10’層析柱；20、20’ 密閉裝置；[0031]30加壓裝置；40樣品輸入裝置；45、45’樣品加入單元；50試劑加入裝置；51、52、53試劑加入單元；510、511、520、521、530、531 閥門；515、525、535試劑儲存容器；60、60’組分收集裝置； 65、65’ 集液杯；70控制裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的組分分離制備儀做詳細說明。實施方式ー單層析柱組分分離制備儀基于本實施方式一的單層析柱組分分離制備儀，如圖I所示，包括一個層析柱10 ;密閉裝置20 ;加壓裝置30 ;樣品輸入裝置40 ;試劑加入裝置50 ;組分收集裝置60 ;控制裝置70。這些部件之間的連接關系以及各自的作用分別陳述如下?？刂蒲b置70至少與樣品輸入裝置40、試劑加入裝置50、加壓裝置30和組分收集裝置60之ー連接，控制其所連接的設備能夠自動完成相應動作。在控制裝置70的作用下，樣品輸入裝置40將待分離樣品通過穿透密閉裝置20的管道輸入到層析柱10內(nèi)，等待加入分離用試劑(淋洗試劑)進行組分分離。試劑加入裝置50將分離用試劑通過穿透密閉裝置20的管道加入到層析柱10中，進行組分的分離。所述試劑加入裝置50可以包括多個試劑加入?yún)g元，有N種組分要分離，就要有N個試劑加入單元，圖I中以三個試劑加入單元51、52、53為例進行了圖示，每ー個試劑加入?yún)g元都包括一個閥門與ー個試劑儲存容器，比如第一試劑加入?yún)g元51通過閥門510將第一試劑儲存容器515中的第一試劑加入到層析柱10中，第二試劑加入?yún)g元52通過閥門520將第二試劑儲存容器525中的第二試劑加入到層析柱10中，第三試劑加入單元53通過閥門530將第三試劑儲存容器535中的第三試劑加入到層析柱10中。作為ー種替代裝置，試劑加入裝置50的所述N個試劑加入單元的N個閥門可以采用具有ー個出口 N個進ロ的多通閥門(N+1通閥門)來替代，N個進ロ與盛裝N種分離用試劑之ー的N個儲存容器——對應連接，ー個出ロ連通到層析柱10，在下述控制裝置70的控制下，N個進ロ自動依次與N個儲存容器連通，向?qū)游鲋?0中加入分離用試劑。上述所有閥門均可以通過控制裝置70自動完成相應的開關。加壓裝置30，通過控制裝置70，毎次分離用試劑注入到層析柱10內(nèi)后，在密閉裝置20的密封作用下，自動控制壓カ泵等加壓設備通過穿透密閉裝置20的管道給單層析柱10內(nèi)加壓，目的是為了加快層析速度。在單層析柱10的下方設置有組分收集裝置60，接收從層析柱10洗脫出來的待分離樣品的組分，組分收集裝置60可以為集液杯自動轉(zhuǎn)換裝置，利用多個集液杯分別收集沉降出來的不同組分液體。在試劑加入裝置50更換加入的試劑種類時，在控制裝置70的控制下，自動更換到下一個集液杯以收集下ー個組分。實施方式ニ多層析柱組分分離制備儀基于本實施方式ニ的組分分離制備儀，包括多個層析柱，用于對多個待分離樣品(比如不同油田的石油原樣)同時進行組分分離，而且每種待分離樣品都含有多種組分。圖2以對分別含有3種組分的兩種待分離樣品(圖2中樣品I、樣品2)進行組分分離的情況為例說明了基于多個層析柱的組分分離制備儀的部件之間連接關系。從圖2中可以看到，該組分分離制備儀結(jié)構(gòu)是，其包括層析柱10、10’ ；密閉裝置20、20’ ；加壓裝置30 ;樣品輸入裝置40 ;試劑加入裝置50 ;組分收集裝置60、60’;控制裝置70。控制裝置70依然至少與加壓裝置、樣品輸入裝置、試劑加入裝置和組分收集裝置之ー連接。在圖2中2個層析柱10、10’的每ー個層析柱的柱ロ分別設置有密閉裝置20、20’；·兩個層析柱可共用一個加壓裝置30來對多個層析柱內(nèi)的壓カ同時進行加壓(當然也可以依次加壓，具體根據(jù)實際情況來選擇)；每一個層析柱下都對應設置ー個組分收集裝置60、60’，利用其上設置有的集液杯65、65’來收集層析柱10、10’內(nèi)沉降下來的不同組分液體。試劑加入裝置50，其包括3個試劑加入單元51、52、53，每ー個試劑加入單元分別包括ー個試劑儲存容器和兩個閥門。比如第一試劑加入?yún)g元51包括與圖中左邊層析柱10連通的閥門510、與圖中右邊層析柱10’連通的閥門511、和與兩個閥門510、511均連通的第一試劑儲存容器515。同樣，第二試劑加入單元52包括閥門520、521與第二試劑儲存容器525 ;第三試劑加入單元53包括閥門530、531與第三試劑儲存容器535。上述每ー個閥門都與控制裝置70連接，根據(jù)來自控制裝置70的指令，自動向?qū)膶游鲋鶅?nèi)加入分離用試劑。若選擇替代方式，上述3個試劑加入?yún)g元的每ー個試劑加入?yún)g元中的兩個閥門可以合并成具有一個進ロ 2個出口的三通閥門，該三通閥門的ー個進ロ與該單元內(nèi)的試劑儲存容器連通，該三通閥門的兩個出ロ各自與2個層析柱一一連通，該三通閥門根據(jù)來自控制裝置70的指令自動向2個層析柱之一加入分離用試劑。樣品輸入裝置40包括2個樣品輸入單元45、45’，每個樣品輸入單元包括一個閥門比如二通閥門，二通閥門的一端ロ與層析柱之ー連接，另ー個端ロ與兩個樣品之ー連接，根據(jù)來自控制裝置70的指令向其閥門所連接的層析柱內(nèi)輸入待分離的樣品(樣品I或者樣品2) 0多層析柱組分分離制備儀已經(jīng)成功地利用12個層析柱，針對12種樣品同時自動進行組分分離。實施例下面以利用單層析柱組分分離制備儀將原油中的飽和烴、芳烴、膠質(zhì)三種組分分離出來的過程為例進行簡單的說明(注意在利用層析柱進行分離前，首先將原油樣品加正己烷，分離出浙青后，再利用本申請的組分分離制備儀分離其他三種組分)。以ニ氯甲烷+正己烷、無水こ醇、氯仿作為三種分離用試劑，解析石油分離制備的具體步驟(I)層析柱的裝柱，在層析柱內(nèi)先加入固定相(層析硅膠3g、氧化鋁2g，兩種物質(zhì)呈載體作用，對分離試劑進行吸附與脫附)，并立即加入6mL正己烷潤濕層析柱子，蓋好密閉裝置20 (其上有多個孔以使得樣品輸入裝置、試劑加入裝置、加壓裝置的有關管道能夠進入層析柱內(nèi)，但管道與孔的接觸處要進行密封處理，以有效密閉層析柱)，接著在控制裝置70的控制下，進行以下各項動作；(2)上樣，將某油田樣品輸入層析柱中；(3)過柱、加壓和收集； 通過控制裝置70，啟動試劑加入裝置50，打開與試劑I的存儲容器515連通的閥門510，向?qū)游鲋?0內(nèi)加入第一分離用試劑(ニ氯甲烷+正己烷)，自動通過壓カ泵30給層析柱加壓(與常壓柱相比，外加壓カ使分離試劑快速降下，且可以消除層析柱內(nèi)的氣泡)，將層析柱10內(nèi)沉降出來的飽和烴收集到集液杯65中，在幾分鐘時間內(nèi)，就完成了飽和烴的分離。接著，打開與試劑2的存儲容器525連通的閥門520，向?qū)游鲋?0內(nèi)加入第二分離用試劑(無水こ醇)，自動通過壓カ泵30給層析柱加壓，組分收集裝置60自動換成另ー個集液杯65，收集層析柱中沉降出來的芳烴。最后，打開與試劑3的存儲容器535連通的閥門530，向?qū)游鲋?0內(nèi)加入第三分離用試劑(氯仿)，通過壓カ泵30給層析柱10加壓，集液杯65仍然自動更換收集層析柱10中沉降出來的膠質(zhì)。這樣在一個層析柱內(nèi)，只需加一次原油樣品，就能在20分鐘內(nèi)將原油樣品的三種組分全部分離出來。與傳統(tǒng)的人工分離ー個樣品相比，分離速度大大提高。而且由于整個分離制備儀都是在控制裝置的控制下自動進行，所以分離的準確性不再受操作人員的熟練程度影響，對不同的樣品進行分離時，減少了人為因素的影響，統(tǒng)ー了標準。由于在密閉環(huán)境下進行層析柱的各種操作，也減少了具有揮發(fā)性的分離物對操作人員的健康的危害程度。由技術常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被發(fā)明包含。
權(quán)利要求1.一種單層析柱組分分離制備儀，其特征在于，包括 一個層析柱； 密閉裝置，設置于所述層析柱的柱ロ ； 樣品輸入裝置，向所述層析柱內(nèi)輸入含有N個組分的待分離樣品； 試劑加入裝置，向所述層析柱內(nèi)加入用于分離提取所述N個組分之一的N種分離用試劑中的對應試劑； 加壓裝置，使所述層析柱內(nèi)加壓； 組分收集裝置，接收從所述層析柱洗脫出來的液體；和 控制裝置，所述控制裝置至少與所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置、所述加壓裝置和所述組分收集裝置之ー連接，發(fā)出動作指令，控制所連接設備的動作； N為大于或者等于I的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單層析柱組分分離制備儀，其特征在干， 所述組分收集裝置為集液杯自動轉(zhuǎn)換裝置，包括多個集液杯， 在所述試劑加入裝置更換加入的試劑種類時，在所述控制裝置的控制下所述組分收集裝置自動更換到下一個對應的集液杯； 所述樣品輸入裝置、所述試劑加入裝置和所述加壓裝置是通過穿透所述密閉裝置的管道與所述層析柱連通的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單層析柱組分分離制備儀，其特征在干， 所述試劑加入裝置包括N個試劑加入?yún)g元， 姆ー個試劑加入單元包括 儲存N種分離用試劑中的一種分離用試劑的儲存容器；和 閥門，閥門的一個端ロ連接到所述儲存容器，另ー個端ロ連接到所述層析柱，根據(jù)來自所述控制裝置的指令自動打開所述閥門向所述層析柱內(nèi)加入所述ー種分離用試劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單層析柱組分分離制備儀，其特征在干， 所述N個試劑加入單元構(gòu)成為具有ー個出ロ N個進ロ的閥門， 所述閥門的N個進ロ與N種分離用試劑各自的N個儲存容器一一對應連接， 所述閥門的ー個出ロ連通到所述層析柱， 在所述控制裝置的控制下，所述N個進ロ自動依次與N個儲存容器連通向所述層析柱中加入分離用試劑。
專利摘要本實用新型涉及一種單層析柱組分分離制備儀，包括層析柱、密閉裝置、樣品輸入裝置、試劑加入裝置、加壓裝置及組分收集裝置。利用樣品輸入裝置向?qū)游鲋鶅?nèi)裝入用于分離的樣品，通過試劑加入裝置、加壓裝置依次加入淋洗溶劑即分離用試劑，分離所得組分被組分收集裝置收集。本實用新型的組分分離制備儀與傳統(tǒng)分離設備相比，分離速度大大提高，且分離的準確性不受操作人員熟練程度影響，重復性好。由于分離操作的所有過程都是在密閉環(huán)境下進行，減少了有毒、有害、致癌試劑對操作人員健康的危害和對環(huán)境的污染。
文檔編號G01N30/88GK202471667SQ201220115208
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者張振軍, 李磊 申請人:北京神州卓越石油科技有限公司