氣相色譜在石油化工中的應(yīng)用

胡瑚

(河北融洋安全檢測有限公司，河北 邯鄲 056000)

0 引言

隨著社會的迅猛發(fā)展，石油化工行業(yè)的競爭也隨之增強(qiáng)。因此，降低投入成本，節(jié)約資源消耗以及提升產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)成為當(dāng)前多數(shù)企業(yè)所關(guān)注的要點(diǎn)。同時，想要達(dá)成這一目標(biāo)，就需要推動氣相色譜相應(yīng)技術(shù)的不斷更新。就發(fā)展情況來講，已經(jīng)從原本的填充柱發(fā)展到目前的毛細(xì)管氣相色譜，通過細(xì)內(nèi)徑毛細(xì)管柱以及高性能色譜儀結(jié)合應(yīng)用的分析系統(tǒng)已經(jīng)得到全面使用。并且，石油化工行業(yè)也依據(jù)自身的真實(shí)需求，研發(fā)出更多的具有專業(yè)性的氣相色譜技術(shù)。

1 氣相色譜在石油化工氣體分析中的應(yīng)用

石油在進(jìn)行加工的過程中，會分離出不同種類的石化產(chǎn)品。其中，就包含不同的氣體成分[1]。如：O2、H2等。此外，因?yàn)槭椭羞€包含著一些雜質(zhì)，在分離時也會形成CO2、CO等。利用石油加工的形式分離出的氣體能夠當(dāng)作多種合成反應(yīng)中的有機(jī)原料。如，丙烯等。

1.1 烴類氣體分析

因?yàn)殚_展對石油的加工，會分離出不同的氣體，會產(chǎn)生在工業(yè)方面的價值。所以，其分析工作尤為關(guān)鍵[2]。目前，對于石油化工氣體的分析，主要采取全填充柱雙熱導(dǎo)檢測器等分析模式檢測。中石化公司結(jié)合當(dāng)前的分析方式基礎(chǔ)之上，結(jié)合自身需要開發(fā)出一種新型的分析方法。具體來講，是通過結(jié)合氫火焰離子化檢測器與色譜柱，能夠開展對烴類氣體的有效分析與檢測，還能夠?qū)⑵浞蛛x。這種新的分析模式有著獨(dú)有的載氣切換系統(tǒng)，能夠開展對不同氣體的有效檢測，也能以極快的速度進(jìn)行切換。因此，在實(shí)際的使用中獲得廣泛的應(yīng)用。

1.2 高純烴類氣體中的雜質(zhì)分析

就當(dāng)前真實(shí)情況分析，石油化工行業(yè)對于乙烯、丙烯等在純度要求上有著較高的標(biāo)準(zhǔn)。而且，在這些氣體之中總會出現(xiàn)甲醇[3]。但應(yīng)用從前的色譜展開分析時，無法開展精準(zhǔn)的測定，影響分析效果。石油企業(yè)應(yīng)用了一種新的色譜柱，可以對乙烯、丙烯之中的甲醇含量深度分析。并且，利用此種方式檢測甲醇含量的精準(zhǔn)程度相較以往縮小至0.5 mg/L。研究人員利用此種方法開展對甲醇含量的檢測分析，其精準(zhǔn)程度相較以往獲得明顯提高。同時，在實(shí)際操作中，也較為簡單，還能夠滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2 氣相色譜在汽油餾分中分析

在進(jìn)行對石油的加工中，對于汽油的組分開展分析、檢測，可將汽油的產(chǎn)品品質(zhì)大幅度的增強(qiáng)。

2.1 汽油烴類成分分析

目前，社會穩(wěn)步發(fā)展，人們追求更高品質(zhì)的生活，環(huán)保意識逐漸強(qiáng)化。現(xiàn)今，國家對于環(huán)保的要求漸漸提高，汽車在實(shí)際的行駛過程中，若是使用劣質(zhì)的汽油，就會出現(xiàn)大量的污染物質(zhì)，形成對環(huán)境的不良影響。所以，應(yīng)該加大對汽油質(zhì)量的有效把控。對于汽車所使用的汽油，采取檢測分析的方法是熒光指示劑吸附法。這一分析方式尤為實(shí)用。但是，卻也有著一定的不足，受多方面元素的制約。如，檢測試劑過長等。

當(dāng)前，在我國的石油化工企業(yè)大多應(yīng)用氣相色譜這一技術(shù)。通過此項(xiàng)技術(shù)可以達(dá)成對汽油之中烴類成分的有效分析?；痉治鲞^程如圖1所示。通過圖1可知，汽油樣品在色譜柱中會依據(jù)其極性的差異，分為脂肪族以及芳香族化合物。前者可以進(jìn)入到烯烴捕集阱，之后進(jìn)行分離，得到飽和烴與烯烴。而后者會進(jìn)入到檢測器中，開展更進(jìn)一步的檢測與分析。此種方式和以前使用的熒光指示劑吸附這一方法比較，在檢測時長上會出現(xiàn)大幅度的降低，從而減少資金方面的投入。此外，此項(xiàng)技術(shù)獲得的最終分析結(jié)果精準(zhǔn)度也得到有效提高。

圖1 汽油中成分分析的過程

2.2 汽油芳烴成分分析

汽油之中還有著部分芳香烴化合物，如苯等。同樣，這些物質(zhì)也是化工合成之中的重要原料。國外的一些專家利用全二維氣相色譜技術(shù)對于汽油之中的成分展開檢測，第一次將苯、甲苯等分離。此種模式的主要原理是利用兩種完全不一樣的色譜柱，利用調(diào)節(jié)器使其聯(lián)合，因?yàn)榉蛛x原理的不同，可以實(shí)現(xiàn)對汽油成分的有效分離。當(dāng)前，此項(xiàng)技術(shù)雖然可以通過調(diào)整溫度等達(dá)成二維這一層面的分離。但是，因在實(shí)際應(yīng)用中調(diào)節(jié)器等方面的不足，導(dǎo)致其分離能力受到影響。

目前，多家石化企業(yè)嘗試對此項(xiàng)技術(shù)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，其中，石化企業(yè)就開展過合理的調(diào)整，成功實(shí)現(xiàn)對樣品的分析。此外，通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，以改性的聚乙二醇作為色譜柱，應(yīng)用與之相應(yīng)的最優(yōu)分離條件，也能將芳烴產(chǎn)品快速且高效的分離。

2.3 汽油氧化物成分分析

汽油之中有著一定的氧化物。一定量的醇類等物質(zhì)可以減少汽油在燃燒后形成的CO。但是，若是這些物質(zhì)偏多，也會出現(xiàn)與烴類化合物之間的分離。所以，需要展開對汽油中氧化物的檢測，目前最為常用的方式就是氣相色譜。中石化公司以改性的極性與非極性色譜柱合理搭配并串聯(lián)。利用此種方法將汽油中的醇類等物質(zhì)深入檢測，也能隨時展開對最終結(jié)果的觀察。所以，此種方式的實(shí)用性也很強(qiáng)。

2.4 汽油硫化物成分分析

原油中，因?yàn)榫哂泻蚧衔锏入s質(zhì)。所以，在實(shí)際的分餾中，也會存在硫化物。由于此種物質(zhì)的出現(xiàn)，導(dǎo)致汽油在燃燒中形成污染物，危害發(fā)動機(jī)的工況，并造成大氣污染。因此，不能忽視對硫化物的檢測。目前，在分析與檢測此物質(zhì)時，會將氣相色譜與選擇性檢測器共同使用。而且，也能得到精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。

3 模擬蒸餾

色譜進(jìn)行蒸餾的模擬是利用色譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)對經(jīng)典的沸點(diǎn)蒸餾方式進(jìn)行模擬，將不同類型的石油餾分的餾程精準(zhǔn)測定。當(dāng)前，通過色譜模擬蒸餾的形式其數(shù)據(jù)已經(jīng)在石油的加工控制中進(jìn)行有效應(yīng)用，也用于原油調(diào)配方案的制定方面。通過此方法測定餾程，會得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，分析的速度也很快，自動化水平也很高等，有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢。這一方式采取的基本原理是一致的，都是使用有著一定分離度的非極性色譜柱，在線性程序升溫的這一條件之下測試，明確正構(gòu)烷烴混合物組分的保留時長，并在相同條件的情況下，結(jié)合試樣依據(jù)沸點(diǎn)進(jìn)行分離。另外，也要開展切片積分，得到與之相對的累加面積以及時間。在表1中，明確列出柴油、汽油等不同餾分范圍中應(yīng)用的方式。

表1 不同油的模擬蒸餾分析方法

4 結(jié)語

氣相色譜這一技術(shù)已經(jīng)在石油化工領(lǐng)域中得到全面的普及，從氣體分析到汽油硫分分析或者是模擬蒸餾等多方面，已經(jīng)成功構(gòu)建一個相對完善的分析系統(tǒng)，為石油化工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展提供技術(shù)檢測方面的有效保障。但是，依據(jù)目前情況分析，依舊需要繼續(xù)展開探究，在當(dāng)前的分析能力基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步優(yōu)化以及開發(fā)符合行業(yè)需要的氣相色譜的新的技術(shù)手段，對石油化工的產(chǎn)生過程控制提供一定的指導(dǎo)功效，進(jìn)而加快生產(chǎn)效率，也提升產(chǎn)品品質(zhì)。