汽油族組成測(cè)定的影響因素

杜玉秀

(中石化濟(jì)南分公司 山東 濟(jì)南 250000)

人們對(duì)安全環(huán)保的高要求決定了車用汽油品質(zhì)不斷升級(jí)。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(xiàn)者，但是過高的烯烴和芳烴會(huì)帶來很多不利因素?？焖贉?zhǔn)確測(cè)定出汽油中烯烴和芳烴含量才能為汽油調(diào)和過程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前氣相色譜分析技術(shù)憑借其高分離能力和低應(yīng)用成本，在國內(nèi)外石油工業(yè)分析中得到了廣泛的應(yīng)用。以下主要介紹多維氣相色譜技術(shù)在測(cè)定汽油烴族組成方面的應(yīng)用。

一、多維氣相色譜典型儀器構(gòu)造

以雙柱箱多維氣相色譜儀GC-8002為例簡(jiǎn)單介紹儀器構(gòu)造。色譜儀器至少應(yīng)包括汽化室、控溫色譜柱箱、火焰離子化檢測(cè)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(tǒng)示意圖見圖1。

圖1 分離系統(tǒng)示意圖

1—進(jìn)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(cè)器

(一)烯烴捕集阱

烯烴捕集阱是分析系統(tǒng)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(diǎn)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(duì)烯烴組分的捕集與釋放具有良好的可逆性，可以重復(fù)使用。具體溫度根據(jù)烯烴捕集阱的具體情況確定。如發(fā)現(xiàn)烯烴捕集阱有烯烴逃逸現(xiàn)象，應(yīng)該調(diào)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(jìn)入色譜系統(tǒng)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(gòu)成的脂肪烴組分通過烯烴捕集阱時(shí)烯烴組分被選擇性保留，飽和烴組分則穿過烯烴捕集阱進(jìn)入氫火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)。待飽和烴組分通過烯烴捕集阱后，此時(shí)芳烴組分中的苯尚未到達(dá)極性分離柱柱尾，通過一個(gè)六通閥切換使烯烴捕集阱暫時(shí)脫離載氣流路，此時(shí)苯通過平衡柱進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)。苯洗脫后，通過另一個(gè)六通閥切換對(duì)非苯芳烴組分進(jìn)行反吹，非苯芳烴組分進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)，待非苯芳烴檢測(cè)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(dāng)?shù)臏囟认率瓜N捕集阱中的烯烴完全脫附并進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)。樣品勿需預(yù)處理直接進(jìn)樣，采用校正樣品確定各烴族組分的保留時(shí)間和相對(duì)質(zhì)量校正因子。按確定步驟測(cè)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(jì)算試樣中各烴族組分的體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)。一個(gè)汽油樣品的色譜分析時(shí)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(yīng)使用分析純或以上純度的試劑；助燃?xì)?壓縮空氣)、燃?xì)?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(zhì)，以免損壞儀器和干擾待測(cè)樣品；載氣(高純氮?dú)饣蚝?要按照標(biāo)準(zhǔn)凈化。另外所用氣體均為高壓氣體，應(yīng)注意安全。

(二)質(zhì)量控制檢查樣品

用于監(jiān)測(cè)色譜系統(tǒng)和分離系統(tǒng)的可靠性，監(jiān)測(cè)烯烴捕集阱的捕集能力，通過對(duì)質(zhì)量控制檢查樣品的分析確證測(cè)定的結(jié)果是否在方法的精度范圍之內(nèi)。質(zhì)量控制檢查樣品應(yīng)與校正樣品分開制備，要充分混合均勻。

(三)烯烴分析結(jié)果校正

汽油樣品中的甲基叔丁基醚會(huì)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(jìn)行面積歸一，才能得到烯烴的真實(shí)含量。

圖3 氧含量校正前汽油組成數(shù)據(jù)

圖4 氧含量校正后汽油組成數(shù)據(jù)

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