炼厂气中成分检测方案(便携式气相)

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应用简报 Agilent能源与化工Trusted Answers 使用 Agilent 990微型气相色谱仪分析19炼厂气 Jie Zhang安捷伦科技有限公司 炼厂气分析(RGA) 是一种基于气相色谱的常用测试方法，用于表征原油精炼过程中产生的气体，包括烟囱排放物、火焰和重整气流。尽管气体组成不尽相同，但通常都含有C至C烷烃、C6+烷烃、C至Cs烯烃以及非冷凝气体。 Agilent 990 微型气相色谱仪提供快速 RGA 解决方案，相比常规实验室 GC 解决方案可大大缩短分析时间，例如从6-8分钟缩短至2-3分钟。 之前，已基于 Agilent 490 微型气相色谱仪开发了两种 RGA 解决方案12。其中一种为四通道配置，在分子筛通道分析除 CO，以外的永久性气体，在 PoraPLOT U 通道分析Cz烷烃/烯烃、二氧化碳 (CO)和硫化氢(HzS)， 在氧化铝通道分析 Cg 至 Cs的烷烃/烯烃，以及在 CP-Sil 5CB 通道分析C+烷烃。另一种 RGA 解决方案为三通道配置，其中通道1和2与四通道配置中相同。第三个通道为氧化铝通道，带有反吹至检测器(BF2D) 选件，可分离 Cg 至C5的烷烃/烯烃，并将C，/C6+烷烃作为组合峰反吹至检测器，从而对 C6/C，+ 进行整体测量。在990微型气相色谱上实现这两种配置，并将之应用于炼厂气标气分析。 仪器 通道1 10 m CP-Molesieve 5A通道，带有常规的反吹选件(BF)， 用于除 CO，外的永久气体分析。标配的保留时间稳定配件用于实现更出色的长期保留时间稳定性。 通道2 10m CP-PoraPLOTU 通道，带有常规的反吹选件，用于分析 CO2、C，烷烃/烯烃和H，S。990 微型气相色谱仪的样品流路表面(包括样品进样口及其与每个通道的连接管线)经过专利的金属去活技术处理，具有更好的惰性，更有利于检测几 ppm浓度的活性组分(如HS)，并获得令人满意的信噪比。 四通道解决方案的通道3 10 m CP-AL，0s/KCL 通道，常规反吹配置，用于分析C至Cs烷烃/烯烃 三通道解决方案的通道3 10 m CP-AL20s/KCL 通道，反吹至检测器配置，用于分析C。至Cs烷烃/烯烃，并对C6/C+烷烃进行整体分析 通道4 8 m CP-Sil 5CB 直型通道，用于分析C，和C6+烷烃 RGA配置1 分析的化合物 RGA配置2 分析的化合物 10m CP-Molesieve 5 A 反吹通道带(RTS) 永久性气体 (CO，除外) 10 m CP-Molesieve 5 A 反吹通道(RTS) 永久性气体(CO除外) 10 m CP-PoraPLOT U 反吹通道 CO2、C2H、C2H6、C2H2、HzS 10 m CP-PoraPLOT U 反吹通道 CO2、C2Ha、C2Hs、C2H2、H，S 10m CP-AL20s/KCL 反吹通道 C-Cg 烷烃和 Cs-C希烃 10 m CP-AL20s/KCL 反吹至检测器通道 Cg-C，烷烃和 Cg-C，烯烃； C/C6+烃类总量 8 m CP-Sil 5CB 直型通道 详细的C，和Cg+烃类分析 表2.每种通道的分析条件 通道类型 10 m CP-Molesieve 5A 反吹通道 (RTS) 10m CP-PoraPLOTU 反吹通道 10 m CP-AL，0/KCL 反吹通道 8m CP-Sil 5CB直型通道 10 m CP-AL20s/KCL 反吹至检测器通道 载气 氩气 氦气 氦气 氦气 氦气 进样器温度 110°℃ 110°℃ 110°℃ 110°C 110°C 进样时间 40 ms 40 ms 40 ms 40 ms 40 ms 柱头压 200 kPa 150 kPa 100 kPa 200kPa 300 kPa 柱温 80℃ 100°C 90℃ 150°C 100°℃ 反吹时间 7秒 7.5秒 25秒 不适用 4.5秒 信号反转 不适用 不适用 不适用 不适用 从5到12秒 表3.模拟炼厂气样品 峰编号 化合物 浓度 15 丁烷 0.295% 16 反式-2-丁烯 0.303% 17 1-丁烯 0.295% 18 异丁烯 0.307% 19 顺式-2-丁烯 0.306% 20 丙炔 1.01% 21 异戊烷 0.104% 22 1，3-丁二烯 0.311% 23 戊烷 0.097% 24 反式-2-戊烯 0.098% 25 2-甲基丁烯 0.049% 26 1-戊烯 0.104% 27 顺式-2-戊烯 0.094% 28 己烷 0.024% 图1A和1B展示了在 CP-Molesieve 5 A色谱柱上分离氢气、氧气、氮气、甲烷和一氧化碳获得的色谱图。当永久性气体(CO，外外)进入分子筛色谱柱时，反吹功能会在预设的反吹时间自动启动，使预柱中的气流反向，将重质组分吹扫出预柱。本测试采用氩气作为氢气测定的载气。-一氧化碳在100秒内流出。 图2展示了在 CP-PoraPLOT U 色谱柱上分析二氧化碳、乙烯、乙烷、乙炔和 H，S获得的色谱图。由于样品流路的出色惰性， H，S获得了对称的峰形。H，S 在60秒内流出。 RT (min) 图1A. CP-Molesieve 5A色谱柱(通道1)上的模拟 RGA 图 1B. CP-Molesieve5A色谱柱(通道1)上的模拟 RGA (放大色谱图) 0.62 图2. CP-PoraPLOTU色谱柱(通道2)上的模拟 RGA 图3为在带有常规反吹选件的氧化铝色谱柱上获得的C 至Cs烷烃/烃色谱图。C。和C6+烷烃在进入氧化铝分析柱之前被反吹出预柱。优化反吹时间以确保C，烷烃/烯烃完全从分析柱流出，而C，/C+烷烃不会进入分析柱。在此测试通道上，于所采用的分析条件下，顺式-2-戊烯在180秒内流出。 图4展示了在8 m CP-Sil 5CB 通道上分析模拟炼厂气获得的色谱图。此通道用于C。和 C6+烃类的分析。己烷与Cs烷烃/烯烃充分分离。在80秒内实现了C。至C烃类混合物的分析。 图3.在CP-AL，0/KCL色谱柱(常规反吹配置，通道3)上分析炼厂气标准品 RT (min) 图4.在8 m CP-Sil 5CB色谱柱(通道4)上分析炼厂气标准品(蓝色迹线)和C至Cg烃类混合物(红色迹线) 图5展示了在 CP-AL，0s/KCL BF2D 通道上获得的C。至Cs烷烃/烯烃以及 C6/C+烷烃合峰的色谱图。C/C6+烷烃被反吹经过参比柱到达检测器。可以将谱图中的负峰转换为正峰(峰28)以进行定量分析。此测试通道的总分析时间少于120秒。 对比图3和图5， CP-AL20s/KCL BF2D 通道上2-甲基丁烯/1-戊烯的分离效果优于常规 CP-AL，0，/KCL 反吹通道。两种氧化铝色谱柱反吹选件的预柱固定相不同。此外， BF2D牛件中预柱内径较小，使得C3 至C5烃类进入氧化铝分析柱时峰型更窄，因此最终分离度也更出色。 涂覆氧化铝的色谱柱具有很强的吸附性能，一些化合物7((如水或二氧化碳)会积聚在色谱柱上，导致所分析化合物的保留时间发生变化。在低柱温(特别是<100°C)下操作时更容易出现上述现象。因此，建议定期在较高温度下3活化色谱柱表面，以获得更好的 RT 稳定性。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 图5.在CP-AL20s/KCL色谱柱(带反吹至检测器选件)上分析C至C烷烃/烯烃 本研究展示了基于 Agilent 990 微型气相色谱仪的快速炼厂气分析。有两种 RGA解决方案可供选择。两种方法都可以分析永久性气体、H，S和C，至Cs烷烃/烯烃。三通道配置能够分析C6+烷烃的总含量。四通道配置可提供单个 C6/C6+ 烃类的详细信息。选择哪一种方法用于炼厂气分析取决于样品组成和分析要求。在 RGA 质量控制和精炼工艺优化中，如果单个重质烃类(≥C)的浓度结果不那么重要，那么三通道配置是快速炼厂气分析的理想选择。如需获得 C6+烃类化合物的详细信息，则推荐使用四通道配置。 ( 1. Duvekot， C. Fast Refinery GasAnalysis Using the Agilent 490 MicroGC QUAD (使用四通道配置 Agilent 490微型气相色谱仪快速分析炼厂 气，安捷伦科技公司应用简报， 出版号 SI-02233，2012 ) ( 2. Zhang， J. 使用配备反吹至检测器选件的三通道配置490微型气相色谱 仪对炼厂气进行超快分析，安捷伦科技公司应用简报，出版号 5994-0040ZHCN， 2018 ) ( 3. Poole， C . F.， Ed. ； Gas Chromatography， Chapter 5，Gas-Solid Chromatography， Elsevier Inc.， 2012 ) 本研究展示了基于 Agilent 990 微型气相色谱仪的快速炼厂气分析。有两种 RGA解决方案可供选择。两种方法都可以分析永久性气体、H2S 和 C2 至 C5 烷烃/烯烃。三通道配置能够分析 C6+ 烷烃的总含量。四通道配置可提供单个 C6/C6+ 烃类的详细信息。选择哪一种方法用于炼厂气分析取决于样品组成和分析要求。在 RGA 质量控制和精炼工艺优化中，如果单个重质烃类 (≥ C6) 的浓度结果不那么重要，那么三通道配置是快速炼厂气分析的理想选择。如需获得 C6+ 烃类化合物的详细信息，则推荐使用四通道配置。