氣相色譜法測定輕質油品中總硫的方法研究

侯 麗，卜令坤

（國家能源集團寧夏煤業公司煤制油化工質檢計量中心，寧夏銀川750411）

隨著經濟的不斷發展，日益嚴重的環境污染越來越引起人們的重視，汽車尾氣是城市污染的重要來源之一，提高汽油、柴油質量是降低環境污染的重要措施之一，國Ⅲ到國Ⅵ標準中對汽油總硫含量的控制指標從150mg/kg到10mg/kg[1]（見圖1），國Ⅲ到國Ⅵ標準中對柴油總硫含量的控制指標從350mg/kg到5mg/kg[1]（見圖2），可以看出汽柴油中總硫含量控制越來越引起人們的重視。

圖1 車用汽油硫含量控制指標趨勢圖Fig.1 Trend chart of sulfur content control index for automotive gasoline

圖2 車用柴油硫含量控制指標趨勢圖Fig.2 Trend chart of sulfur content control index for automotive diesel oil

同時，在諸多的化工工藝中，油品中的硫也是很多催化劑首要中毒物質，對原料油品中的總硫含量控制嚴格，比如煤基費-托合成工藝中的鐵系催化劑要求原料油中的總硫含量不大于0.05mg/L。

對于油品中總硫的分析，國內外普遍采用微庫侖法、紫外熒光法、X熒光法等[2]，其中測定下限最低的為紫外熒光法，其檢測下限為1.0mg/kg，無法滿足部分工業需求。

行業中采用氣相色譜法可實現油品痕量中形態硫的分析，當計算其總硫含量時存在測定下限累加從而使總硫測定下限大打折扣，要實現氣相色譜法分析輕質油品中的痕量總硫，必須消除烴類對硫化物檢測的干擾這一行業難題。

本文討論了采用配置SCD檢測器的氣相色譜法測定輕質油品中痕量總硫的分析方法。

1 試驗部分

1.1 儀器和材料

Agilent7890氣相色譜儀：配置Agilent8355硫化學發光檢測器、液體自動進樣器、分流進樣口，選擇內壁未涂覆的熔融石英毛細管柱（1.0m×0.18mm）。

采用Labmix24總硫標準油：總硫含量分別為0.0、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、5.0 mg/L的標準物質，冰箱冷藏。

1.2 色譜分析條件

氣化室溫度350℃；載氣流量1.6mL/min；分流比160∶1；柱箱溫度240℃恒溫；檢測器溫度800℃，上部氫氣流量38mL/min，下部氫氣流量8mL/min，氧氣流量30mL/min。

1.3 試驗方法

分別將0.6μL上述總硫標準樣品注入色譜儀，建立標準曲線， 將0.6μL待測樣品注入色譜儀，根據峰面積計算樣品中總硫含量。

2 結果與討論

2.1 檢測器對硫的選擇性討論

依據Agilent8355SCD檢測器的技術資料，其對硫-碳的選擇性大于2×107gS/gC，以己烷為例，己烷中C占比84%，則當樣品中硫含量為0.05mg/kg時C-S比為1.68×107＜ 2×107，硫的響應值大于己烷的的響應值，因此從理論上講飽和石油產品中硫含量為0.05mg/kg時在SCD檢測器上是可能被分辨出來的。

2.2 色譜柱選擇

為了降低石油產品中總硫含量，避免形態硫分離檢出限累加的問題，因此要選擇無分離作用的色譜柱，本試驗選擇內壁未涂覆的熔融石英毛細管柱，并分別測試了內徑分別為0.53mm、0.32mm、0.18mm長度為1m的熔融石英毛細管柱，其中內徑為0.53mm、0.32mm的內壁未涂覆的熔融石英毛細管柱因阻力小致使進樣口壓力不能達到預設值，本試驗選擇內徑為0.18mm的內壁未涂覆的熔融石英毛細管柱作為目標色譜柱。

2.3 分流比的選擇

為了消除烴類本底的干擾，本試驗在其他條件不變的情況下，分別將分流比設置為40∶1、60∶1、80∶1、120∶1、140∶1、160∶1、180∶1、200∶1，每 個 分 流 比 下進行重復測定8次空白標油，得到不同分流比下的峰形及信噪比變化趨勢分別如圖3、圖4所示，分流比為160∶1、180∶1、200∶1時，濃度為0.0mg/L的標準樣品的信噪比沒有明顯變化，且空白峰的信噪比小于3，因此本試驗選擇160∶1的分流比。

圖3 空白標油在不同分流比下的出峰圖Fig.3 Peak diagram of blank standard oil under different shunt ratio

圖4 空白標油在不同分流比下信噪比變化趨勢圖Fig.4 Trend chart of signal-to-noise ratio of blank standard oil under different shunt ratios

2.4 柱流速試驗

試驗選擇總硫含量為0.1mg/L的標準樣品，在進樣量為0.2μL、進樣口溫度為350℃、分流比為160∶1、柱溫為200℃的色譜條件下，分別柱流速為0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4、2.8 mL/min，每個柱流速下進行8次重復試驗，得到不同柱流速下的峰高，不同流速下峰高變化趨勢如圖5所示。試驗表明，柱流速從1.6mL/min開始，峰高增長緩慢，因此選擇柱流速為1.6mL/min為最佳色譜柱流速。

圖5 不同流速下峰高變化趨勢圖Fig.5 Trend chart of peak height variation at diff erent f low rates

2.5 典型色譜條件與譜圖

通過條件選擇實驗，得到典型色譜條件見表1，與典型譜圖如圖6所示。

表1 輕質油品中總硫含量測定典型色譜條件Table 1 Typical GC conditions for the determination of total sulfur content in light oils

圖6 輕質油品中總硫含量測定典型色譜圖Fig.6 Typical chromatogram for the determination of total sulfur content in light oils

2.6 方法性能評價

試驗參照HJ168《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》對該方法的檢出限進行試驗[3]，得出總硫的檢出限為0.012mg/L，根據4倍檢出限計算測定下限為0.05mg/L。

試驗對柴油中的總硫的重復性進行確認，依次重復測定0.2 、0.5 、1.0 、5.0、10.0 mg/L不同濃度標準溶液重復測定12次，測得的相對標準偏差見表2，可以看出，本試驗條件下五種濃度的相對標準偏差均小于3%，重復性試驗數據均符合GB/T 27404-2008《試驗室質量控制規范 食品理化檢測》[4]附錄中關于檢測方法確認的技術要求。

表2 輕質油品中總硫含量測定精密度確認結果Table 2 Determination of total sulfur content in light oil

依次重復測定高、中、低三種含硫量不同濃度的加標溶液12次,回收率確認評價和結論見表3，可以看出，本試驗條件下三種濃度的加標回收率在100%～105%范圍內，回收率試驗數據均符合GB/T 27404-2008附錄中關于檢測方法確認回收率的技術要求。

表3 輕質油品中總硫含量測定加標回收率確認結果Table 3 Determination of total sulfur content in light oil and confirmation of standard recovery

3 結論

通過優化分流比等色譜分析條件，可以實現SCD氣相色譜法測定輕質油品中總硫含量，方法測定下限達到0.05mg/L，相對標準偏差小于3%，加標回收率在100%～105%范圍內，達到GB/T 27404-2008《試驗室質量控制規范 食品理化檢測》中對精密度與準確度的要求，實現了油品中0.05mg/L總硫的分析。