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        氦氣改氮氣做載氣,烴類組成中含氧化合物方法改進(jìn)

        2014-01-03 02:59:12師清霞
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年1期
        關(guān)鍵詞:烴類氦氣氮氣

        師清霞

        摘 要:AC公司提供的微量含氧化合物分析方法采用氦氣做載氣,文章改進(jìn)此分析方法,采用氮氣作載氣,優(yōu)化操作參數(shù)。改進(jìn)后的方法,經(jīng)測量相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%和14個樣品組分的回收率在97%-100%之間。

        關(guān)鍵詞:氦氣;氮氣;烴類;含氧化合物

        前言

        石腦油、丙丁烷是天津石化烯烴部的重要原料。石腦油以及丙丁烷中含氧化合物的存在會影響下游產(chǎn)品聚合級乙烯、聚合級丙烯的質(zhì)量。同時,聚合級乙烯、聚合級丙烯加工過程中,痕量含氧化合物的存在也會引起催化劑的中毒,因此從石腦油、丙丁烷到聚合級乙烯、聚合級丙烯在生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中都需要測定和控制含氧化合物的含量。

        含氧化合物分析項目現(xiàn)一般采用AC公司提供的方法,此方法中采用氦氣作載氣。由于氦氣費用較高,而氮氣易于得到,且價格便宜,為了降低實驗室費用,在實驗中改用氮氣作載氣,同時對實驗操作參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。采用改變后的實驗條件,進(jìn)行標(biāo)樣和樣品重復(fù)性試驗和準(zhǔn)確性實驗,實驗結(jié)果證明改進(jìn)后的方法切實可行,且已應(yīng)用到實際生產(chǎn)之中。

        1 實驗部分

        1.1 儀器配置

        主機(jī):Aglient7890A 配自動進(jìn)樣器、水浴 檢測器:FID,2個

        柱1(預(yù)柱):30m×0.53mm×0.88um 甲基硅氧烷柱

        柱2(分析柱):10m×0.53mm×1.0um的Lowox柱

        監(jiān)視柱:10m×0.53mm×10um的空熔融硅柱

        載氣:氦氣,99.999%

        1.2 氣路

        樣品注入甲基硅氧烷預(yù)柱(Column1)上,該預(yù)柱把較輕的烴類洗提到監(jiān)視柱并保留含氧化合物和較重的烴類,正好含氧化合物在這個柱上洗提之前,在閥上施加一個輔助壓力來切換這個閥,從預(yù)柱來的組分直接到分析柱(Column2)。含氧化合物從預(yù)柱上洗提到分析柱上后,閥切回原來的位置,再次轉(zhuǎn)換壓力。在預(yù)柱上的其他組分直接到監(jiān)視柱和前火焰離子化檢測器,此時含氧化合物與剩下的烴類在分析柱上分離,并由火焰離子化檢測器檢測。每個化合物的濃度用外標(biāo)來計算。

        1.3標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

        十四種含氧化合物標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備:

        稱取10克異辛烷放入小瓶中,記錄準(zhǔn)確重量。向小瓶中加入0.1克標(biāo)樣,記錄準(zhǔn)確重量,混勻樣品,為標(biāo)樣A

        稱取10克異辛烷放入另一小瓶中,記錄準(zhǔn)確重量,向小瓶中加1克標(biāo)樣A?;靹驑悠窞闃?biāo)樣B。

        計算:X=a/b*10000*c/d

        a-標(biāo)樣的質(zhì)量;b-第一次稱量異辛烷的質(zhì)量+標(biāo)樣質(zhì)量;c-標(biāo)樣A的質(zhì)量;d-第二次稱量異辛烷的質(zhì)量+標(biāo)樣A的質(zhì)量

        注意:所用試劑均極易揮發(fā),一般將最終標(biāo)樣B存放于低于5℃的環(huán)境

        1.4 定量方法:外標(biāo)法

        1.5 原操作參數(shù):

        1)柱箱:

        初始溫度:100℃保持時間:5min 一階升溫速率:5℃/min 終溫130℃ 二階升溫速率:10℃/min 終溫225℃ 保持時間:9 min。

        2)進(jìn)樣口:

        溫度:250℃ 壓力:5.744psi 分流比:10:1 分流流量:20mL/min

        流速:28mL/min 隔墊吹掃流量:3mL/min 載氣節(jié)?。洪_

        3)后檢測器:

        溫度:260℃ 燃?xì)饬髁浚?5mL/min 助燃?xì)饬髁浚?50 mL/min 尾吹流量:20mL/min 信號值:11.1pA

        4)閥:

        閥1:1.25min 打開2min關(guān)閉 閥2:0.1min打開1min關(guān)閉。(氣態(tài))

        閥1:1.3min 打開2min關(guān)閉。(液態(tài))

        后部信號:

        1.6改進(jìn)后的操作參數(shù)

        改進(jìn)后的方法,不以氦氣為載氣,而用氮氣做載氣。由于載氣的類型及其流速對分離度和保留時間影響很大。太高或太低的載氣流速會導(dǎo)致分離度降低,所以設(shè)置適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)對實現(xiàn)分離度和分析時間的平衡是很重要的。更換載氣后,實驗條件為:

        1)柱箱

        初始溫度:100℃ 保持時間:11.35 min 一階升溫速率:2.2℃/min 終溫130℃ 二階升溫速率:4.4℃/min 終溫225℃ 保持時間:21.665 min。

        2)進(jìn)樣口

        溫度:250℃ 壓力:5.744psi 分流比:10:1 分流流量:20mL/min 流速:28mL/min 隔墊吹掃流量:3mL/min 載氣節(jié)?。洪_

        3)后檢測器

        溫度:260℃ 燃?xì)饬髁浚?5 mL/min 助燃?xì)饬髁浚?50 mL/min 尾吹流量:20 mL/min 信號值:11.1pA

        4)閥

        閥1:2.5min 打開 4.2min關(guān)閉 閥2:0.1min打開 1min關(guān)閉。(氣態(tài))

        閥1:2.5min 打開 4.2min關(guān)閉。(液態(tài))

        2 結(jié)果與討論

        2.1 優(yōu)化乙基叔丁基醚、甲基叔丁基醚、二異丙醚的色譜分離度

        將氦氣更換為氮氣后,采用原操作條件,發(fā)生乙基叔丁基醚、二異丙醚、甲基叔丁基醚三個色譜峰不能很好分離.如下圖:

        后部信號:

        可通過控制升溫速率、控制柱溫、調(diào)整柱頭壓等方式改變色譜分析時載氣流速。原來以色譜的塔板理論、速率理論為指導(dǎo),通過采用不同升溫速率、不同的柱溫、不同的柱壓進(jìn)行實驗,找出最適合的操作條件,現(xiàn)安捷侖提供一“方法轉(zhuǎn)換軟件”,只要將原操作條件、操作參數(shù)輸入軟件,現(xiàn)操作條件變化之處輸入軟件,軟件會自動輸出現(xiàn)操作參數(shù)。將色譜柱信息,如:柱長,載氣類型、 柱液膜厚度,柱頭壓,原程序升溫信息輸入軟件。同時將轉(zhuǎn)換后載氣類型變更為氮氣,最終軟件輸出操作條件為:

        初始溫度:100℃ 保持時間:11.35 min 一階升溫速率:2.2℃/min

        終溫130℃ 二階升溫速率:4.4℃/min 終溫225℃ 保持時間:21.665 min。

        經(jīng)參數(shù)調(diào)整后,進(jìn)一標(biāo)樣,譜圖如下:

        2.2 閥切換反吹時間的設(shè)定

        改進(jìn)后的方法,不以氦氣為載氣,而用氮氣做載氣。由于更換載氣,反吹切換閥也需要進(jìn)行調(diào)整。以下是更換載氣,調(diào)整操作參數(shù)后沒有進(jìn)行閥切換反吹時間調(diào)整的譜圖:

        前部信號:

        后部信號:

        由前、后部信號圖可看出調(diào)整參數(shù)后,切換反吹閥沒有起作用,標(biāo)品組分基本都在前部放空了,在后部通道基本沒有相關(guān)的色譜峰流出。

        因此調(diào)整閥反吹切換時間,閥反吹切換時間以前部信號出峰時間為依據(jù)。由于前部信號出峰時間在2.5-4.2左右,因此調(diào)整閥切換時間為

        閥1:2.5min 打開 4.2min關(guān)閉。

        2.3 重復(fù)性試驗

        用改進(jìn)后的方法進(jìn)行不同濃度的樣品測試5次,以乙基叔丁基醚進(jìn)行數(shù)據(jù)重復(fù)性考察,測定結(jié)果見表1。同樣按照相對標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法做出乙基叔丁基醚的相對偏差計算。結(jié)果表明,分析方法重復(fù)性良好,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%,表明方法精密度較高。

        2.4 準(zhǔn)確性實驗

        用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測定,結(jié)果見表2。取石腦油樣品加入標(biāo)準(zhǔn)樣品,按實驗方法進(jìn)行回收實驗,結(jié)果見表3。

        3 結(jié)論

        由以上討論可看出,采用氮氣做載氣,對方法進(jìn)行優(yōu)化,即滿足了生產(chǎn)的需求,又降低了實驗室費用。

        表1

        表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果(n=5) 表3 回收實驗結(jié)果

        注:各組分名稱

        1、乙基叔丁基醚 2、甲基叔丁基醚 3、異二丙醚 4、2-甲基-2甲氧基丁酮 5、甲醇 6、丙酮 7、丁酮 8、乙醇 9、異丙醇+正丙醇 10、特丁醇+異丁醇+2-丁醇 11、正丁醇

        參考文獻(xiàn)

        [1]氣相色譜在石油化工中的應(yīng)用( 楊海鷹 等編著 ).

        [2]AC OxyTracer Determines Traces Of Oxygenates in Light Petrolem Streams(AC公司提供).

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