毛细管色谱法分析芳香化合物及操作条件的探讨

发表时间:2021/5/19   来源:《基层建设》2020年第31期   作者:李世海 侯建奎 吴晨曦
[导读] 摘要:本文报道了使用6850A气相色谱仪(FID检测器)分析芳香化合物的研究与操作条件的改进。
        华北石化公司质检计量部  河北任丘  062552
        摘要:本文报道了使用6850A气相色谱仪(FID检测器)分析芳香化合物的研究与操作条件的改进。在分析过程中,该方法采用程序升温操作,利用微量注射器进样,将试样导入毛细管色谱柱中进行分离分析,通过对色谱图进行定性,采用校正面积归一法进行定量,分析结果采用安捷伦ChemStation化学工作站进行数据分析处理,自动化程度高。实验结果表明,该方法分析速度快、重现性好、成本低,特别适合于生产装置的中间控制分析,在石油化工生产控制中具有非常重要的实际意义。
        关键词:毛细管色谱;芳香化合物
        1前言
        苯抽提是我公司连续重整的后续联合装置,它不仅是汽油产品质量升级的一个必要项目,而且还是一个新的经济效益增长点。
        在生产97#汽油时,不得不增加调入重整汽油的数量,这样一来97#高清洁汽油的苯含量就要超标。通过苯抽提可以将重整汽油中的苯分离出来,这样就不必控制重整汽油的苯含量,使高标号汽油苯含量超标问题迎刃而解。
        通过苯抽提得到的产品纯苯可以作为高附加值的化工原料销售,这不仅提高了公司的经济效益,而且使炼油工艺的结构更加合理化。苯、甲苯、二甲苯都是非常重要的化工原料,无论是在国防军事还是在工业民用领域,都有着广泛的应用。市场上三苯的主要来源就是从炼厂重整油抽提得到,因此一般在炼厂的工艺结构中,只要有重整装置,尤其是连续重整,就肯定配套芳烃抽提装置。
        为了弄清苯抽提工艺进行的程度,就需要准确测定抽提前后试样中芳香化合物的含量,以便及时指导生产装置的正常操作。
        2实验仪器及材料
        2.1仪器 安捷伦6850A气相色谱仪及Agilent ChemStation化学工作站;高纯氮气;高纯氢气。
        2.2色谱柱 HP-INNOWax 60m*0.32mm*0.5μm毛细管色谱柱。
        2.3样品 本公司苯抽提装置样品。
        2.4试剂 苯(分析纯);甲苯(分析纯);乙苯(分析纯);邻二甲苯(色谱纯);间二甲苯(色谱纯);对二甲苯(色谱纯)。
        2.5微量注射器 安捷伦科技公司生产,Part#5182-9628,1μl。
        3 样品的测试过程
        3.1 色谱柱的安装
        3.1.1准备工作
        将毛细管色谱柱妥善放置在柱悬挂架上,进入进样口和检测器接头的柱末端应形如平滑曲线,不要让柱的任何部位与柱箱表面接触。在安装柱之前应准备毛细管柱,适当的准备可确保柱的末端没有毛边或呈锯齿状,并且不能被石墨或其它材料污染。
        3.1.2连接到进样口
        在进样口中安装柱之前,确保进样口中已经安装了合适的玻璃衬管;柱螺帽以上留出4-6mm,在柱螺帽下做好标记,将柱插入到进样口,用手拧紧柱螺帽直到柱被固定,再用扳手拧紧螺帽1/4-1/2圈。
        3.1.3连接到检测器
        将柱插入到检测器,把螺帽和垫圈沿柱滑向检测器底部,用手拧紧柱螺帽直到柱被固定,轻轻的将柱插入检测器直到其底部,将柱拉出约1mm,用扳手将螺帽拧1/4圈。
        3.2 色谱柱的老化
        色谱柱出口端先与FID断开,同时将FID用死堵头封死,然后进行密封性检查,使各连接点不漏气,最后进行老化再生处理,
        老化结束后,将色谱柱箱温度降至室温,并将色谱柱出口端按3.1.3要求与FID进行妥善连接。
        3.3分析过程
        3.3.1仪器准备
        打开氢气、氮气气源,再打开Agilent 6850A气相色谱仪总电源,显示“Initializing………”,等待自检结束。
        开启Agilent ChemStation色谱工作站,双击“***联机”图标,Agilent ChemStation色谱工作站系统启动,并与Agilent 6850A气相色谱仪建立通讯联系。
        方法调入:在工作站的“方法和运行控制”界面,点击“文件”→“调用”→“方法”,进入“调用方法”界面,选择“芳烃含量测定法.M”,然后单击“确定”,此时该方法被调用,6850A将按方法中设定值进行调整,当各实际值达到设定值后,Agilent ChemStation色谱工作站显示就绪状态,进样前按下6850A上的“Prep Run”按钮,使 “Not Ready”灯熄灭,准备进样。
        在工作站的“方法和运行控制”界面,点击“运行控制”→“样品信息”,在“操作者姓名”栏内输入分析人姓名,在“样品名称”栏内输入样品名称,在“样品量”栏内输入进样量,然后单击“确定”按钮。
        3.4.2进样分析
        按上述分析操作条件,用注射器按要求吸取有代表性的被分析样品0.2μl,注入6850A进样口,同时按下6850A仪器上的“START”键,系统进入分析运行状态,分析结束后,系统自动给出分析结果。典型色谱图如图1所示[3]。
       
        图1  典型色谱图
        1.庚烷2.环己烷3.辛烷4.壬烷5.苯6.癸烷
        7.甲苯8.1-4-二恶烷9.十一烷10.乙苯11.对-二甲苯12.间-二甲苯13.异丙基苯14.十二烷15.邻-二甲苯16.丙苯17.对乙基甲苯18.间乙基甲苯19.叔丁基苯20.仲丁苯21.苯乙酸22.十三烷23.二乙苯异构体24.二乙苯异构体25.正丁基苯26.α-甲基苯乙烯27.苯(基)乙炔
        3.5结果计算
        试样中某组分含量Xi[%(m/m)]用面积归一化法[2]按下式计算:
        Xi = fi·Ai/(∑fi·Ai)×100        (1)
        式(1)中:
        Ai—试样中i组分的峰面积;
        fi—试样中i组分相对质量校正因子。
        推荐使用校正因子[1]为苯0.86;甲苯0.865;二甲苯0.93;已基苯0.90(以nC9为标准物质),其他芳烃和烃类校正因子均为1.00。
        将此混合芳烃样品用另一台多维色谱仪进行同步分析,进行对比试验由试验结果可知,用不同仪器测定同一个样品,误差都<1%,分析结果的再现性比较好。
        4.讨论
        4.1 在分析样品之前,一定要确保操作参数的稳定,确认进样口密封垫的工作状态,可通过查看进样口的压力是否与设定值一致,否则更换进样密封垫,这样可以使组分的保留时间不发生偏移,使定量结果准确。
        4.2 根据典型谱图对被测样品组分进行定性,并且定期用标准物质如苯、甲苯、乙苯、二甲苯等进行相应组分的谱峰确认,保证分析结果的准确无误。
        参考文献:
        [1]石油和石油产品试验方法行业标准.北京:中国石化出版社,2010. P798
        [2]刘珍.化验员读本第四版下册.北京:化学工业出版社,2005.7 P347
        [3]安捷伦科技有限公司.安捷伦色谱和光谱产品目录.2007-2008.P440
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