[发明专利]与气相色谱仪联用的短链氯化石蜡在线加氢装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于氯化石蜡产品中短链氯化石蜡定量分析的与气相色谱仪联用的短链氯化石蜡在线催化脱氯加氢装置及其使用方法。具体的说是采用催化剂在高温高压条件下将短链氯化石蜡高效转化为相应的烷烃，并通过与气相色谱仪在线联用进行分析定量的前处理装置及其使用方法。

背景技术

氯化石蜡（chlorinated paraffins，CPs）是一组人工合成的正构烷烃氯代衍生物，主要用于纺织品、橡胶和塑胶的阻燃剂，皮革处理剂，油漆和其他涂料的塑化剂以及金属加工油添加剂。按照碳链长度的不同可分为短链氯化石蜡（SCCPs，链长为10-13个碳原子）、中链氯化石蜡（MCCPs，链长为14-17个碳原子）和长链氯化石蜡（LCCPs，链长为18-30个碳原子）。尤其是短链氯化石蜡，近年来日益受到国际环保组织和各国政府的关注。

1980年代以来，发达国家陆续开展了短链氯化石蜡的毒理学研究。世界卫生组织(WHO／IPCS)对氯化石蜡进行了生态系统和人体健康评估，其结果显示短链氯化石蜡对于藻类、无脊椎动物和鱼类具有毒性。随着科学研究的进一步深入，短链氯化石蜡会在环境中持久存在并能进行长距离迁移，易于在生物体内富集并通过食物链生物放大，具有致癌、致畸和致突变等毒性。2000年，欧盟水框架指令禁止使用短链氯化石蜡，并将其列为水中的首要危险物质之一；随后多个国家包括美国、加拿大、澳大利亚等出台相应的法律法规限制短链氯化石蜡的生产和含量水平。2007年斯德哥尔摩公约新持久性有机污染物（POPs）审查委员会认为短链氯化石蜡已达到POPs涉筛选标准，被列入POPs候选者清单。

随着欧盟和美国等针对短链氯化石蜡的生产和使用的限制，国内氯化石蜡生产和出口也将面临挑战。国内现行的氯化石蜡生产工艺主要包括两种，分别是热氯化法和光氯化法，都是基于烷烃（主要是正构烷烃）的加氯反应。大量生产的中长链氯化石蜡产品包括氯化石蜡（氯蜡）-42、氯化石蜡（氯蜡）-52和氯化石蜡（氯蜡）-70，尤其是氯蜡-42和氯蜡-52，占到国内氯化石蜡总产量的80%以上。在中长链氯化石蜡工业生产过程中会伴生短链氯化石蜡，一旦生成短链氯化石蜡，便难以从氯化石蜡产品中分离出来。

目前针对短链氯化石蜡的分析方法有很多，如高分辨气相色谱（HRGC）和高/低分辨质谱联用技术、全二维气相色谱（GC×GC–电子捕获负化学源（ECNI）–快速扫描四极杆质谱（qTOF–MS）、高效液相色谱–氯增强大气压化学电离（CI–APCI）离子阱质谱，但由于氯化石蜡产品中大量的中长链氯化石蜡的干扰，使得这些方法应用于氯化石蜡产品中短链氯化石蜡的分析还有一定的局限，难以准确定量。国内目前还没有测定氯化石蜡产品中短链氯化石蜡含量的相关标准，也没有建立起针对氯化石蜡产品中短链氯化石蜡含量的分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与气相色谱仪联用的短链氯化石蜡在线催化脱氯加氢装置及使用方法。该装置将氯化石蜡样品中的短链氯化石蜡通过在线催化脱氯加氢反应还原为相应碳链长度的烷烃，并与气相色谱分析技术相结合，实现了氯化石蜡产品中短链氯化石蜡在线转化并进样分析。该方法定量准确、谱图分析简单；并且简化前处理步骤，提高分析速度；催化剂可以反复使用，溶剂消耗量小，降低实验成本，减少有机溶剂对操作人员的健康危害；操作方便。所发明的装置及建立的使用方法适用于氯化石蜡产品中短链氯化石蜡的常规实验室分析，对我国开展氯化石蜡产品中短链氯化石蜡含量的限制标准和研发高纯度中长链氯化石蜡产品的生产技术提供依据和技术保障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的与气相色谱仪联用的短链氯化石蜡在线催化脱氯加氢装置包括进样部分、载气供气与压力控制部分、带有加热元件的催化脱氯加氢反应部分、对催化脱氯加氢反应部分进行温度控制和调节的温控部分，以及与气相色谱仪相连接的接口部分。其中，进样部分包括一个进样口、耐高温隔垫、以及与载气供气部分相连通的一个不锈钢载气传输管。载气供气与压力控制部分包括一个氢气气源、通过调压阀，然后与压力表相连接。通过与进样部分的不锈钢载气传输管连通，将样品携带进入催化脱氯加氢反应部分。催化脱氯加氢反应部分为一个不锈钢反应管，在该反应管内依次从上往下分层装填石英棉、催化剂、无水碳酸钙、催化剂、无水碳酸钙、石英棉。反应管内径为3-8mm mm，长5-20cm，采用惰性好的不锈钢材料制成，内壁抛光，耐温300°C以上，耐压5Mpa以上。石英棉采用耐高温石英棉，无水碳酸钙为分析纯。