異丁烷脫氫制異丁烯分析方法研究

徐敏燕，王文珍，馬振軍

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；2.西安元創化工科技股份有限公司，陜西 西安 710061；3.西安西北石油管道公司，陜西 西安 710018）

·分析與測試·

異丁烷脫氫制異丁烯分析方法研究

徐敏燕1，2，王文珍1，馬振軍3

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；2.西安元創化工科技股份有限公司，陜西 西安 710061；3.西安西北石油管道公司，陜西 西安 710018）

介紹了一種異丁烷脫氫制異丁烯產物的氣相色譜分析法以及產物的計算方法，色譜分析在安捷倫7890A型色譜儀上進行，產物在Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4毛細管色譜柱上分離，用氫火焰檢測器檢測，采用程序升溫，每個樣品的分析時間約為32min，方法快速簡便，數據較為精密準確。

異丁烷脫氫；異丁烯；色譜分析

異丁烯是一種重要的有機化工原料，主要用于制備、合成甲基叔丁基醚（MTBE）、丁基橡膠、異戊橡膠、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、異戊二烯、ABS樹脂等各種有機原料和精細化學品。隨著異丁烯下游產品的開發利用，豐富異丁烯的來源，提高異丁烯的產量，已成為當務之急。煉油廠生產的低碳烷烴中異丁烷的含量在80%左右，若直接使用含量較低的異丁烷來脫氫生成異丁烯和其它烯烴，則可降低生產成本；異丁烷脫氫產物組分復雜，各同分異構體性質相近，較難分離。因此，準確測定異丁烷原料氣以及產物中目標組分的含量是異丁烷脫氫制異丁烯實驗順利進行的基礎。

1 氣相色譜儀器與試劑

異丁烷脫氫產物主要是低碳烴，包括C1-C5的烷烴和烯烴。產品檢測采用安捷倫7890A型氣相色譜儀（氫火焰離子檢測器）；數據工作站為安捷倫。

所用試劑標準氣：甲烷，乙烷，丙烷，丙烯，異丁烷，1-丁烯，異丁烯，順-2-丁烯。標準氣含量為：甲烷：1.00%、乙烷1.00%、丙烷2.01%、丙烯0.1%、異丁烷17.1%、1-丁烯0.101%、異丁烯17.1%、順-2-丁烯2.0%。

2 色譜分析條件

異丁烷脫氫制異丁烯的反應產物復雜，主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、異丁烷、1-丁烯、異丁烯、順-2-丁烯等。各組分物化性質十分接近，特別是各種同分異構體，沸點、相對揮發相差很小，出峰時間非常接近；原料氣和產物中的異丁烷、異丁烯含量較大，容易形成拖尾峰，與各同分異構體峰形重疊。因此，使各組分較好的分離是實驗分析中的關鍵。

2.1 固定相的選擇

固定相是分離的決定性因素。因反應產物比較復雜，必須選擇一種高選擇性、熱穩定性好、組分不易流失的固定相。采用經硫酸鈉改性脫活的多孔氧化鋁作為固定相，色譜柱采用Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4，30×0.532mm毛細管柱；N2為載氣；柱溫度為程序升溫70～110℃；檢測器溫度為180℃；進樣器溫度為100℃。

2.2 柱溫

當被測組分的沸點范圍很寬時，用恒溫往往造成低沸點的組分分離不好，而高沸點組分峰形扁平，若采用程序升溫就能很好解決此問題。根據程序升溫的優點，再結合反應產物各組分的沸點，通過實驗確定了最佳的升溫程序：70℃恒溫2min，以10℃/min升到110℃，恒溫20min，然后降溫。此時低沸點和高沸點組分都可在較佳的分離度下流出，而且峰形對稱，獲得了滿意結果。

2.3 柱前壓

由于毛細管柱具有高效性，分離組分復雜的混合物，應盡可能在保證各組分的分離度大于等于1，峰形要求對稱既不能出現拖尾也不能出現伸舌。經反復試驗，柱前壓確定為0.1MPa。

2.4 氫空比、分流、尾吹和隔膜

毛細柱相對填充柱，影響因素多了分流、尾吹和隔墊，這些同時也影響柱效率和選擇性。通過進等量的同一試驗樣品，反復比較其各組分的分離度、峰形和峰高或峰面積的大小，再結合各種操作條件，確定氫空比、分流、尾吹和隔膜條件為，氫空比1∶10、分流6.0、隔膜5.0、尾吹6.0。

3 結果與討論

3.1 定性

在確定的最佳色譜條件下，對原料和反應產物中各組分進行定性。各組分都采用純物質的保留時間來定性，確定各組分的保留時間（min）分別為：甲烷1.342、乙烷1.521、丙烷2.352、丙烯3.952、異丁烷4.245、1-丁烯6.662、異丁烯5.563、順丁烯7.443。

3.2 反應產物測定

在選定色譜分析條件下，對預先配好的混合標樣進行分析，由色譜分析出被測物的峰面積與濃度標準曲線。標準曲線如圖1、圖2。

圖1 異丁烷標準曲線圖

圖2 異丁烯標準曲線圖

在與混合標樣相同的色譜分析條件下，對異丁烷脫氫制異丁烯實驗的反應產物進行測定，得出相應組分的面積，用峰面積外標法計算反應產物中各組分的含量。分析結果如圖3。

圖3 異丁烷脫氫制異丁烯實驗產物色譜圖

3.3 反應產物計算

4 結論

4.1 選用Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4色譜柱和采用合理的程序升溫條件，異丁烷脫氫制異丁烯實驗產物各組分可完全分離，分析時間短，峰形對稱性和重現性都較好。

4.2 最佳色譜分析條件為：載氣為N2，載氣壓力0.1MPa，氫氣壓力0.1MPa，空氣壓力0.15MPa，FID溫度230℃，進樣器溫度230℃，柱溫采用程序升溫分析，升溫程序為，，在此條件下，各組分能很好的分離，而且峰形對稱，重現性好。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.019

TQ221.21+3

2016-04-05

徐敏燕（1981-），女，陜西人，現工作于西安元創化工科技股份有限公司，工程師，從事催化劑和凈化劑研發工作。