化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
用于對(duì)原油中的輕烴及其他石油餾分進(jìn)行可靠分析的預(yù)分餾塔
閱讀：766 發(fā)布時(shí)間：2023-1-4摘要：介紹了基于毛細(xì)管色譜柱（使用中點(diǎn)壓力控制）的預(yù)柱反吹系統(tǒng)。通過由 Agilent 7890A氣相色譜系統(tǒng)上的 AUX EPC 通道控制的微板流路控制技術(shù) (CFT) 吹掃接頭實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)反吹。本文主要討論的應(yīng)用涉及原油的初餾，其中可對(duì) C4 至 C12 組分進(jìn)行高分離度分離。本文通過使用 Polywax 500 的常規(guī)反吹方法來闡述反吹原理。
前言40 多年來，氣相色譜中的反吹原理已經(jīng)成為許多石化及氣體分析應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。大多數(shù)方法都會(huì)采用連接至機(jī)械閥的填充或微填充預(yù)柱。隨后可使用填充柱或毛細(xì)管柱完成分析分離，同時(shí)反吹預(yù)柱以進(jìn)行排氣?，F(xiàn)在，可以使用標(biāo)準(zhǔn)分流/不分流進(jìn)樣口或多模式進(jìn)樣口 (MMI) 在僅有毛細(xì)管的系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)柱反吹。對(duì)于樣品組分在最后一個(gè)目標(biāo)組分之后洗脫（或在某些情況下不洗脫）的任何應(yīng)用而言，反吹都是理想選擇。石油工業(yè)中的工藝工程師與化學(xué)家們經(jīng)常需要詳細(xì)分析寬沸程原材料或給料中的輕餾分。雖然氣相色譜是常用的石油和石化樣品分離方法，但由于特定毛細(xì)管色譜柱有其適用的的沸點(diǎn)范圍或最大碳原子數(shù)目，這種方法存在著客觀局限性。許多石油材料含有無法洗脫的高沸物。由于重組分從色譜柱上洗脫下來可能需要60 min 或更長(zhǎng)的時(shí)間，因此即便樣品和色譜柱匹配，分析時(shí)間仍可能是個(gè)問題。現(xiàn)在，可對(duì)眾多石油材料（例如原油）的分析流程進(jìn)行輕松優(yōu)化，僅僅分析需要的組分，從而提供高分離度并節(jié)省時(shí)間。原油的分析就是一個(gè)例子。對(duì)于尋找最佳原料精煉方法的工藝工程師而言，C4 至 C12 組分烴類的詳細(xì)分析意義重大。這對(duì)原油的估價(jià)也至關(guān)重要。典型的預(yù)分餾塔或預(yù)柱反吹氣相色譜配置包含可能需要特殊的進(jìn)樣口的填充預(yù)柱和機(jī)械閥。這些系統(tǒng)需要頻繁保養(yǎng)，在熱控制不佳時(shí)容易發(fā)生故障，對(duì)于高分離度分離并不理想。安捷倫提供了基于簡(jiǎn)易的箱內(nèi)微板流路控制技術(shù) (CFT)裝置的解決方案，吹掃接頭 (p/n G3186-60580)。MMI、AUX 模塊及 FID 是 Agilent 7890A 氣相色譜系統(tǒng)所需的全部硬件。該配置與包括 MSD 在內(nèi)的所有氣相色譜檢測(cè)器兼容。
實(shí)驗(yàn)部分基本系統(tǒng)如下方圖 1 所示。MMI 在反吹期間以程序升溫分流模式協(xié)助吹掃襯管，而 AUX 通道控制分析柱流量。進(jìn)樣由 7693A 塔板系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)通過基本的樣品制備步驟（混合、稀釋及加熱）進(jìn)行自動(dòng)樣品制備。
C4 至 C12/C13 原油組分分析參數(shù)樣品： 各種原油進(jìn)樣口： 多模式，250:1 分流進(jìn)樣口程序： 250 °C (0.3 min) 至 425 °C (60 min)，200 °C/min柱箱程序： 35 °C (10 min) 至 160 °C (1 min)，1 °C/min 然后15 °C/min 至 240 °C色譜柱 1： 2 m × 0.32 mm 去活處理的保留間隙色譜柱 1 流量： 0.9 mL/min，恒流模式色譜柱 2： 100 m x 0.25 mm，0.5 µm DB-Petro色譜柱 2 流量： 1.2 mL/min，恒流模式C12 之后反吹： 大約 1.3 min寬沸程常規(guī)方法參數(shù)樣品： Polywax 500進(jìn)樣口： MMI，10:1 分流進(jìn)樣口程序： 350 °C (0 min) 至 425 °C (20 min)柱箱程序： 50 °C (0 min) 至 355 °C (5 min)，15 °C/min色譜柱 1： 1 m x 0.53 mm 去活處理的保留間隙色譜柱 1 流量： 9 mL/min色譜柱 2： 5 m x 0.53 mm × 0.15 µm DB-HT色譜柱 2 流量： 12 mL/min反吹時(shí)間： 多種
預(yù)柱反吹的常規(guī)步驟可使用寬沸程樣品（例如 Polywax 500，PW 500）進(jìn)行說明，這些樣品可輕松實(shí)現(xiàn)特定碳原子數(shù)條件下的反吹。圖 2A 和 2B 分別為 PW500 分析的預(yù)柱和分析柱的設(shè)置窗口。注意，反吹通過預(yù)柱進(jìn)樣口（本例中為 MMI）預(yù)設(shè)的快速降壓過程觸發(fā)。首先，確定色譜柱的進(jìn)樣口和出口很關(guān)鍵。預(yù)柱的進(jìn)樣口為 MMI，出口為 Aux 通道。分析柱的進(jìn)樣口為 Aux，出口為 FID。
……
結(jié)論最為重要的是，該系統(tǒng)可以對(duì)眾多寬分子量范圍的樣品進(jìn)行氣相色譜分析，此前，此類樣品的進(jìn)樣會(huì)損壞色譜柱或檢測(cè)器。中點(diǎn)壓力控制使分析柱以所需的流量運(yùn)行，同時(shí)對(duì)預(yù)柱進(jìn)行反吹。此外，未涂層預(yù)柱使所需化合物能夠在較低的溫度下轉(zhuǎn)移。尤其是能夠更快地對(duì)重組分進(jìn)行反吹。但也可以使用涂層預(yù)柱，在某些應(yīng)用中使用薄固定相效果更好。在這種體系中，色譜柱壽命更長(zhǎng)，并且具有更好的保留時(shí)間穩(wěn)定性。出于節(jié)省時(shí)間或保護(hù)色譜柱的目的，在某些氣相色譜應(yīng)用中，需要將輕質(zhì)或洗脫較早的組分與重組分分離，防止重組分進(jìn)入分析柱；預(yù)柱和分析柱的不同組合可以滿足這些需求。示例性應(yīng)用包括燃料添加劑及生物柴油分析。該配置與 MSD 兼容，因?yàn)樵诜创灯陂g不會(huì)出現(xiàn)流向檢測(cè)器的高載流。大多數(shù)情況下，甚至可以使用擴(kuò)散泵系統(tǒng)，因?yàn)榉治鲋＞哂懈叻蛛x度，而且反吹期間的色譜柱流速很低。Agilent 7890A 氣相色譜系統(tǒng)具有精確穩(wěn)定的電子氣路控制，可在多種色譜柱長(zhǎng)度、固定相和內(nèi)徑條件下進(jìn)行中點(diǎn)反吹。專為密封接口、加強(qiáng)惰性、消除未波及體積設(shè)計(jì)的 CFT 吹掃接頭可實(shí)現(xiàn)與單色譜柱系統(tǒng)相當(dāng)?shù)纳V性能。