淺析多維色譜在石油化工中的應用

陶彥彥

摘 要：本文首先介紹了多維色譜中的預切反吹技術的原理和技術特點，然后含烯烴汽油樣品為實驗對象，論述了多維色譜在汽油樣品烴類組分分析中的應用，包括檢測方法與檢測過程。

關鍵詞：多維色譜；預切反吹；應用

多維色譜技術是指用多根色譜柱進行有效組合，根據組合的色譜柱的固定相的性質不同，樣品先在第一根色譜柱中進行預分離，然后根據目的組分的性質切換到不同的色譜柱中進行分離然后進行檢測，從而實現(xiàn)對復雜組分進行分離、分析的一種色譜技術。早期的色譜柱及分析儀器因存在操作煩瑣、費力、費時且誤差大的缺陷，分離及檢測手段的局限，為了滿足需要而采用多臺色譜，實現(xiàn)對一種樣品多次進樣來達到分離分析。近年來氣相色譜儀不斷發(fā)展，尤其是色譜柱的制備技術和色譜儀器性能的提高，以三氧化鋁多孔層開管柱為代表的色譜儀采用TCD和FID檢測器，大大提高了分離效果和測定的靈敏度，推動煉廠氣分析方法的發(fā)展。

1 預切反吹技術

1.1 技術原理

永久性氣體分析常用的色譜柱為高分子多孔微球，或者分子篩類型。對烴類的吸附效果較強，解附時間較長。因此，在乙烯工業(yè)生產中使用閥切割技術對分析產品及物料中的永久性氣體進行分析顯得十分重要。雖然永久性氣體出峰較快，但下一個分析時間卻很長。同時會由于有些目標組分可能被大組分的峰掩蓋。

1.2 技術特點

系統(tǒng)中連接會產生死體積，死體積會對第一支色譜柱中的氣體向第二支色譜柱轉移的過程中造成影響，會降低測定精度。隨著現(xiàn)在機械工程技術的進步，系統(tǒng)中的閥死體積很小，通過裝配合適的商品閥，能將譜帶加寬降到誤差允許的范圍之內。此外，提高閥轉子材料性能，使用惰性材料可以使金屬體管的密封性得到進一步的改善。從第一支柱在分離到第二支柱流動過程中，從第一支色譜柱流出峰的峰寬與切割的目標組分的峰有良好的分離，才進行切割。

計算機控制流動和壓力的系統(tǒng)切換系統(tǒng)實現(xiàn)第一支色譜柱和第二支色譜柱之間的連接，再選擇合適的儀器的類型將會保證整個切換過程本身的穩(wěn)定性和精確性。另外檢測的精確性還取決于兩個色譜柱箱中的溫度控制，通過第二支色譜柱的柱箱溫度與第一支色譜柱的柱箱溫度能夠單獨控制，不僅提高調試的便捷程度，還能進一步降低檢測誤差。金屬或塑料表面接觸不被吸附對于接口的選擇有著一定的影響，考慮到樣品和閥的材料物理性質，在選擇材料的時候盡量避免在兩支色譜柱管路系統(tǒng)中有大的壓力降，減少因為流速不匹配造成的測定誤差。

2 多維色譜在汽油組分檢測中的應用

2.1 檢測方法

重疊峰的含烯烴汽油樣品會影響精度測定，因此，通過建立特定的定性數(shù)據庫，根據樣品性質在實際應用中減小實驗誤差，避免重疊峰帶來的影響。汽油樣品含烯烴，具備開發(fā)高效、長壽命、定量準確的特點，分析應用MGC汽油組成的關鍵是烯烴吸附阱。國內外都已推出不同的分析方法，由于國內汽油組成特點與國外汽油產品有明顯差別，催化裂化在國內汽油占據80%以上，組分、餾分中含有大量C4、C5以及大于C10烴，所以，烯烴吸附阱分析方法和效率的適用性要求較高。在實驗設備方面，要求在石油樣品中測定含烯汽油的組成。根據油氣類型和碳數(shù)對，運用多維色譜法（MGC），采用不同性質的色譜柱與閥切換技術，進行汽油組分的分離。各個色譜柱中多維色譜法，對各種組分有很好的選擇性，降低不同類型組分之間的干擾。

2.2 檢測過程

實驗證明，二段分析模式測定烯烴組成的測定結果與熒光色層法比較一致。C5及C6烯烴含量在國內催化裂化中，全餾分汽油樣品含量較高，多維色譜法測定汽油餾分，根據吸附溫度的烯烴組成，確定影響精度的主要因素，同時終餾點高于200℃。烯烴的穿透性與烯烴阱溫度增高呈反比趨勢。在實驗中，C8、C9烯烴在溫度為160℃時，并未降低吸附效率，恰恰相反，溫度高于130℃吸附阱C5烯烴出現(xiàn)明顯穿透現(xiàn)象。但是溫度低于130℃時，11烷烴吸附明顯，影響測定結果。因此，在120℃的較低溫度下，烯烴吸附阱小于等于重飽和烴和吸附輕烯烴等通過輕飽和烴后，升高烯烴阱溫度，隨后輕烯烴及碳九以上飽和烴可釋放出去，最后將烯烴吸附阱溫度升至更高，可將重烯烴再釋放分離。但是，C5、C6輕組分在國內汽油含量較多，甚至有過半的組分來源于催化裂化，為了保證吸附輕烯烴的同一時間減少吸附重飽和烴，大于正癸烷的重組分含較多的沸點，較為適宜的吸附溫度分析模式是二段，實驗證明二段吸附溫度的分析模式應用于輕烯烴含量較高時，一段升溫的方式適用烯烴含量較低的樣品，采用烯烴阱進行測定，可降低分析時間，同時提高檢測精度。

3 結語

分析儀器的調試要考慮實驗樣品本身的性質以及分析方法和工藝的流程，多維中色譜柱分離切割技術至關重要，一定要確定好切割時間，否則不僅會失去多維的優(yōu)勢，還可能造成錯誤的數(shù)據。

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