瀝青溶劑分組(solvent fractionation of pitch)是指一種分離瀝青的方法。瀝青是由種類繁多的多環芳烴組成的複雜混合物，現已能確認的組成化合物已有幾百種，這就造成了瀝青性質的複雜性。將瀝青的組成化合物一一分離出來加以研究是難以實現的，同時對於瀝青的工業套用也是沒有必要的。為了更好地表征和套用瀝青，人們開發了多種分離瀝青的方法，其中最常用的方法是瀝青的溶劑分組。
基本介紹
- 中文名：瀝青溶劑分組
- 外文名：solvent fractionation of pitch
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 釋義：一種分離瀝青的方法
簡介,溶劑組分,多環芳烴,喹啉不溶物,喹啉可溶苯不溶組分,
簡介
瀝青溶劑分組(solvent fractionation of pitch)是指瀝青是由種類繁多的多環芳烴組成的複雜混合物，現已能確認的組成化合物已有幾百種，這就造成了瀝青性質的複雜性。將瀝青的組成化合物一一分離出來加以研究是難以實現的，同時對於瀝青的工業套用也是沒有必要的。為了更好地表征和套用瀝青，人們開發了多種分離瀝青的方法，其中最常用的方法是瀝青的溶劑分組。
溶劑組分
瀝青的溶劑分組基於瀝青中各組成化合物在不同有機溶劑中的溶解度的差異分離瀝青。選擇某種合適的有機溶劑處理瀝青，可把其分為可溶和不可溶的兩部分，如果適當地選擇幾種溶解度不同的溶劑，就可把瀝青切割成幾個具有不同性質的溶劑組分。
瀝青溶劑分組所採用的溶劑體系有許多種。分離得到的溶劑組分的命名各異。
摩根先用正己烷或石油輕餾分一類脂烴作為溶劑，對瀝青進行抽提，可溶部分稱為結晶質；不溶部分用苯或甲苯處理，可溶部分稱為樹脂質；苯或甲苯不溶物再用吡啶處理，可溶部分稱作Q組分，不溶部分稱作C，組分。
迪肯森所採用的方法基本上與摩根法相同，所不同的是規定第二種溶劑為苯。此外，對所得組分的命名也有所不同。迪肯森稱結晶質為A樹脂+油，稱樹脂質為B樹脂。
麥克尼爾和伍德用5種溶劑把瀝青分為6個組分：溶於沸點為40～60℃輕石油餾分的組分稱為結晶質組分A；不溶於沸點為40～60℃輕石油餾分而溶於沸點為100-120℃輕石油餾分的組分稱為結晶質組分；不溶於輕石油餾分而溶於苯的部分稱為樹脂質組分；不溶於苯而溶於硝基苯的部分稱為C組分；不溶於硝基苯而溶於喹啉的組分稱為C1組分A；不溶於喹啉部分稱為C組分。
馬利森將同一瀝青製成3個試樣，分別用熱蒽油一吡啶混合物、苯以及吡啶一氨的甲醇溶液混合物溶解，測定其不溶物的量。熱蒽油一吡啶混合物不溶物稱為H樹脂；苯不溶物稱為H樹脂+M樹脂；不溶於吡啶一氨一甲醇混合物的部分稱為H樹脂+M樹脂+N樹脂。M樹脂和N樹脂量用差減法求得。吡啶和氨的甲醇混合溶液中可溶部分調整到標準容積，然後此容積一半的NH4Cl溶液，得到油狀不溶物，分離、烘乾後得m油；用差減法計算可溶物的量，稱n油。此法的優點是分析速度快，但因其中的一些組分量是用差減法計算得到，而不是直接分離出來，因而不能進一步研究其性質。
石油工業一般採用吡啶、CS2、CCl4、苯及正戊烷之類輕鏈烷烴的溶劑系統。不溶於CS2的組分稱為油焦質；溶於CS2但不溶於CCl4的部分稱為炭質瀝青，溶於CS2，CCl4和苯但不溶於正戊烷之類的輕鏈烷烴的部分稱為瀝青質；溶於吡啶但不溶於苯之類溶劑的部分稱為前瀝青質。
炭素工業用瀝青特別是煤瀝青的溶劑分組所採用的溶劑系統基本上同於摩根法，即採用喹啉或吡啶、苯或甲苯及石油醚或正己烷體系。不溶於喹啉或吡啶的部分稱為a樹脂或C1組分；溶於喹啉或吡啶但不溶於苯或甲苯的部分稱為p樹脂或Q組分，即前瀝青質；溶於苯或甲苯但不溶於石油醚或正己烷的組分稱為樹脂質；石油醚或正己烷可溶組分稱為結晶質。炭素工業也經常不再用石油醚或正己烷對苯可溶物進行分離，而把苯可溶部分稱為γ樹脂。
多環芳烴
多環芳烴在溶劑中的溶解度取決於其分子的大小、形貌結構和平面度，同時也決定於溶劑的溶解度參數、溶劑倩質比和系統溫度等分析條件。因此在對瀝青進行溶劑分組時，控制恆定的溶劑僧質比和系統溫度等分析條件是必要的。瀝青溶劑分離一般採用索式抽提或熱溶，近來也有採用抽提色譜的方法。抽提色譜是溶劑抽提和色譜的結合。
無論採用何種溶劑系統，瀝青溶劑組分仍然是多種化合物的混合物，但瀝青的任一溶劑組分的組成比它的母體瀝青結構簡單得多，因此，便於進行進一步的表征和研究。同時，對於不同瀝青來說，各種溶劑組分的含量也不同，工業上經常用溶劑組成的分布和性質來衡量瀝青的性能。
喹啉不溶物
對於炭素工業常用的溶劑系統分離出來的溶劑組分來說，喹啉不溶物QI(有時也用吡啶不溶物PI代替)即口樹脂可分為原生Ql和二次Ql；原生QI又可分為無機Ql和有機Ql。無機Ql來源於原料中的無機雜質或是煤焦化過程中帶入焦油中的焦和煤的微粉，它的存在對瀝青的利用是有害的。原生有機Ql是煉油或煉焦過程中芳烴大分子裂解或裂解產物中低分子量芳烴高溫熱聚形成的；二次Ql即為重油或瀝青再次高溫熱加工時形成的中間相。無論是原生有機Ql還是二次Ql，都是高度聚合的稠環芳烴，它們有非常類似的性質。一般採用偏光顯微鏡分析測定二次Ql即中間相的含量，最近索利和托克勒普提出用微波吸收技術測定原生Ql量，瀝青中間相含量則可從溶劑分組法測得的總Ql量與此值的差來估算。Ql作為一個整體可提高瀝青黏結劑的粘結性能，但對於瀝青炭纖維、針狀焦或浸漬瀝青的原料來說，一次Ql的存在是不利的。
喹啉可溶苯不溶組分
在瀝青中起粘結作用的組分主要是喹啉可溶苯不溶組分(QS-BI)即p樹脂。β樹脂是瀝青中的中分子組分，其分子量適中，β樹脂的含量對瀝青及其後續產品的性能起著重要的作用。
γ樹脂不是瀝青中起粘結作用和形成焦炭的主要成分，它的主要作用是作為瀝青其他組分的溶劑，能適當調整瀝青的軟化點和高溫流動性，有利於改善瀝青與焦粒的浸潤作用及提高成型糊料的可塑性。
瀝青溶劑分組可大規模地分離瀝青，它不僅套用於瀝青的表征和性能研究，也已經或正在用於改善瀝青的性能，以使其更好地用於各工業領域。
