汽油族組成測定的影響因素

杜玉秀

(中石化濟南分公司 山東 濟南 250000)

人們對安全環保的高要求決定了車用汽油品質不斷升級。在保證辛烷值的前提下減少汽油中烯烴和芳烴的含量尤為重要。烯烴和芳烴是汽油中辛烷值的主要貢獻者，但是過高的烯烴和芳烴會帶來很多不利因素。快速準確測定出汽油中烯烴和芳烴含量才能為汽油調和過程提供數據基礎。目前氣相色譜分析技術憑借其高分離能力和低應用成本，在國內外石油工業分析中得到了廣泛的應用。以下主要介紹多維氣相色譜技術在測定汽油烴族組成方面的應用。

一、多維氣相色譜典型儀器構造

以雙柱箱多維氣相色譜儀GC-8002為例簡單介紹儀器構造。色譜儀器至少應包括汽化室、控溫色譜柱箱、火焰離子化檢測器(FID)、色譜工作站和色譜柱、烯烴捕集阱、平衡柱、切換閥等。儀器分離系統示意圖見圖1。

圖1 分離系統示意圖

1—進樣器；2—汽化室；3、3B—六通切換閥；4—極性分離柱；5—烯烴捕集阱；6—平衡柱；7—色譜柱箱；8—烯烴捕集阱溫控箱；9—閥溫控制箱；10—火焰離子化檢測器

(一)烯烴捕集阱

烯烴捕集阱是分析系統中用于從飽和烴和烯烴混合的脂肪烴中選擇性保留烯烴組分的色譜柱，能選擇性保留所有C4～C11烯烴，通過所有沸點200℃以下的飽和烴組分。在140℃～260℃，釋放所有保留的組分，因而在一定溫度下對烯烴組分的捕集與釋放具有良好的可逆性，可以重復使用。具體溫度根據烯烴捕集阱的具體情況確定。如發現烯烴捕集阱有烯烴逃逸現象，應該調整操作條件直至更換烯烴捕集阱。

二、多維氣相色譜分析原理及典型譜圖

汽油樣品進入色譜系統后首先通過極性分離柱BCEF柱(N，N-雙(α-氰乙基)甲酰胺)使脂肪烴組分和芳烴組分得到分離。由飽和烴和烯烴構成的脂肪烴組分通過烯烴捕集阱時烯烴組分被選擇性保留，飽和烴組分則穿過烯烴捕集阱進入氫火焰離子化檢測器檢測。待飽和烴組分通過烯烴捕集阱后，此時芳烴組分中的苯尚未到達極性分離柱柱尾，通過一個六通閥切換使烯烴捕集阱暫時脫離載氣流路，此時苯通過平衡柱進入檢測器檢測。苯洗脫后，通過另一個六通閥切換對非苯芳烴組分進行反吹，非苯芳烴組分進入檢測器檢測，待非苯芳烴檢測完畢后，再次通過閥切換使烯烴捕集阱置于載氣流路中，在適當的溫度下使烯烴捕集阱中的烯烴完全脫附并進入檢測器檢測。樣品勿需預處理直接進樣，采用校正樣品確定各烴族組分的保留時間和相對質量校正因子。按確定步驟測量汽油試樣中各烴族組分的色譜峰面積，采用校正的面積歸一化方法定量，計算試樣中各烴族組分的體積分數或質量分數。一個汽油樣品的色譜分析時間約12min。色譜出峰依次為飽和烴、苯、非苯芳烴、烯烴。典型的譜圖見圖2。

圖2 典型色譜圖

三、影響因素及解決方法

(一)試劑和氣體純度

分析過程中用到的所有試劑應使用分析純或以上純度的試劑；助燃氣(壓縮空氣)、燃氣(氫氣)純度不小于99.9%，使用分子篩、活性炭凈化器脫除氣體中的水和烴類物質，以免損壞儀器和干擾待測樣品；載氣(高純氮氣或氦氣)要按照標準凈化。另外所用氣體均為高壓氣體，應注意安全。

(二)質量控制檢查樣品

用于監測色譜系統和分離系統的可靠性，監測烯烴捕集阱的捕集能力，通過對質量控制檢查樣品的分析確證測定的結果是否在方法的精度范圍之內。質量控制檢查樣品應與校正樣品分開制備，要充分混合均勻。

(三)烯烴分析結果校正

汽油樣品中的甲基叔丁基醚會在烯烴捕集阱中保留，與烯烴一起出峰。需要將甲基叔丁基醚的含量在烯烴中扣除再進行面積歸一，才能得到烯烴的真實含量。

圖3 氧含量校正前汽油組成數據

圖4 氧含量校正后汽油組成數據

由圖可看出氧含量為11.28%(體積分數)的汽油樣品校正后對烯烴含量的影響最大。