石油化工分析中的氣相色譜分析

劉琳+于仁操

摘 要：近年來，氣相色譜技術(shù)憑借其優(yōu)秀的定量、分離能力以及高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)，在我國石油以及石油化工行業(yè)中已得到了廣泛的普及，這是其他儀器分析技術(shù)所無法比擬的。基于此，文章將結(jié)合筆者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)石油化工分析中的氣相色譜分析談?wù)勛约旱膸c(diǎn)看法，以供參考。

關(guān)鍵詞：石油化工分析；氣相色譜；分析；應(yīng)用

1 石腦油的分析方法

1.1 石腦油族組成分析

結(jié)合實(shí)踐來看，每分析一次石腦油單體烴要花費(fèi)70min。但是工藝也需同碳的芳烴、環(huán)烷以及鏈烷的分析數(shù)據(jù)。當(dāng)前已研發(fā)出13X分子篩不銹鋼毛細(xì)管柱。在分析過程中柱溫由180℃-430℃每個(gè)樣品分析時(shí)間需20min，從而能夠有效分離復(fù)雜石腦油組成（C5-C11）為同碳的環(huán)烷與鏈烷，在極大程度上減少了分析的時(shí)長(zhǎng)。但是還方法的難點(diǎn)在于需持續(xù)升溫儀器至430℃，然而因?yàn)橥馔繉硬馁|(zhì)的影響，石英毛細(xì)管無法長(zhǎng)時(shí)間在300℃以上的環(huán)境中使用，所以僅能采用不銹鋼毛細(xì)管。但是不銹鋼毛細(xì)管沒有鈍化處理過其表面，在溫度較高的情況下，柱內(nèi)烷烴會(huì)出現(xiàn)分解。烷烴在C8以上的也不能完成測(cè)試。而不銹鋼毛細(xì)管柱經(jīng)過高溫鈍化處理的也具有較好的惰性，暫時(shí)并未發(fā)現(xiàn)分解現(xiàn)象。

1.2 石腦油PNA分析

石腦油作為重要化工原料而被廣泛地應(yīng)用到石油化工生產(chǎn)之中，其一般由C4-C12所構(gòu)成，目前對(duì)石腦油構(gòu)成分析已經(jīng)較為成熟，主要是借助于一定長(zhǎng)度毛細(xì)管柱而將其分析。另外在石腦油諸如鏈烷、環(huán)烷以及芳烴定性定量分析上，現(xiàn)階段主要采用專門開發(fā)的色譜軟件進(jìn)行，并且能夠取得較好的分析效果。此外，石油化工企業(yè)在碳五烷烴和烯烴分離分析上，可以采取同一根柱的方法，如此一來不但大大地提升效率，而且也能夠?yàn)槭突て髽I(yè)碳五綜合利用提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。當(dāng)前在石腦油PNA分析上主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一，石腦油PNA分析所采用色譜柱規(guī)格應(yīng)為100mX0.2mm×0.5mm；第二，PNA分析中程序升溫同樣經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先提升到28℃初始溫度，并維持10min，隨后以3℃/min進(jìn)行升溫，之后將溫度提升至240℃這一最終溫度上，并將進(jìn)樣器與皿溫度也提升到這一溫度，最后將分流比控制在50：1。

1.3 石腦油中芳烴分析

在分析石腦油時(shí)可以發(fā)現(xiàn)芳烴出峰與環(huán)烷烴和鏈烷烴相混合，極大程度的提高了芳烴定量與定性分析的難度。目前已研發(fā)出了強(qiáng)極性O(shè)V-275大口徑毛細(xì)管柱，能夠把苯在十一烷后出峰，每10min對(duì)其分析一次，從而能夠準(zhǔn)確、迅速的對(duì)石腦油中的芳烴進(jìn)行分析。當(dāng)前，就揚(yáng)子石化采用色譜分析石腦油中的芳烴看來，已于四川天一科技股份有限公司中得到了應(yīng)用。

2 C1一C5烴類的分析方法

甲烷是天然氣的重要組成部分，其在天然氣中的比重高達(dá)90%。C2-C5的烴類次之，C5以上的烴類極少。通常情況下，在鉆探石油過程中為了更精準(zhǔn)、及時(shí)的獲取到所鉆探的地層信息，所以會(huì)控制分析C1-C4的時(shí)間不超過30s，以期在快速分析天然氣的情況下，在30s內(nèi)在0.6m的填充柱內(nèi)對(duì)C1-C4進(jìn)行分析，且將C5內(nèi)的烷烴的分析控制在70s內(nèi)。通常C1-C7的烯烴與烷烴為石油裂解氣主要成份，而分離C4則是一個(gè)難點(diǎn)問題。石油裂解裝置的主要產(chǎn)物為烯烴，定量分析烯烴能夠給石油裂解裝置操作工藝參數(shù)提供可靠的參考信息，而Al203毛細(xì)管柱是該類析的重要方式。結(jié)合實(shí)踐來看，C1-C5烴類分析主要集中在以下三個(gè)方面：

2.1 石油裂解氣分析

企業(yè)通過對(duì)石油裂解氣分析不但能夠起到有效分離諸如乙烯、反丁烯、丙烯以及l(fā)，3一丁二烯等烯烴產(chǎn)物的作用，同時(shí)更能夠使得企業(yè)借助于此開展準(zhǔn)確的定量分析工作。結(jié)合實(shí)踐來看，石油裂解氣分析主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一，Al203柱采用30mX0.53mm規(guī)格；第二，分析中程序升溫主要經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先維持40℃初始溫度3min，隨后以10℃/min速度進(jìn)行升溫，并在升至200℃后維持10min，最后將進(jìn)樣器與FID二者溫度也提升至200℃。

2.2 天然氣、石油液化氣以及人工煤氣分析

天然氣、石油液化氣以及人工煤氣分析上，石油化工企業(yè)可以應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)其進(jìn)行一同檢測(cè)，這主要是因?yàn)樗鼈兙哂袑儆谟谰眯詺怏w以及烴類（碳數(shù)存在差異）這兩方面共性。如果采取單一氣體分析方式，那么石油化工企業(yè)往往需要使用至少4臺(tái)色譜儀才能完成，而得益于這三種氣體所具有的共性可以使得企業(yè)大大降低儀器數(shù)量情況下，只要使用兩臺(tái)色譜儀便能完成。其中一臺(tái)色譜儀負(fù)責(zé)永久性氣體分析，而另外一臺(tái)則用于烴類分析。需要注意的是，永久性氣體分析中還應(yīng)加上反吹，并且能夠把重組反吹出分析柱。

2.3 石油液化氣、二甲醚的分析

二甲醚是一種可再生、綠色環(huán)保的能源，較之石油液化氣的價(jià)格而言，二甲醚的價(jià)格要更為便宜，所以，現(xiàn)在在市場(chǎng)上已經(jīng)開始銷售二甲醚。當(dāng)前也已出臺(tái)了分析二甲醚的國際標(biāo)準(zhǔn)。但是由于石油液化氣的分析并未有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使得加入二甲醚的量受到了限制。在分析石油液化氣以及二甲醚時(shí)采用規(guī)30mX0.53mmAl2O3的毛細(xì)管柱，并對(duì)程序進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度升80℃時(shí)保持2min，之后每分鐘將溫度升高l0℃，最后將溫度升高到200℃，F(xiàn)ID溫度為200℃并保持10min。通過觀察可發(fā)現(xiàn)能夠有效將二者分離。但是Al2O3毛細(xì)管柱出現(xiàn)拖尾的情況，仍需進(jìn)行不斷優(yōu)化。

3 結(jié)語

總而言之，目前由氣體分析到各種目的的油品組成或其它項(xiàng)目的分析已經(jīng)構(gòu)建起了一個(gè)相對(duì)較為完整的體系，氣象色譜分析技術(shù)在石油化工行業(yè)中發(fā)揮起越來越重要的作用。但是隨著新能源的不斷出現(xiàn)，以及儀器自動(dòng)化的發(fā)展給我們提出了更高的要求，這就需要相關(guān)工作人員在不斷的應(yīng)用與實(shí)踐過程中不斷深入對(duì)氣相色譜分析技術(shù)的研究，以更好的滿足石油化工企業(yè)分析的需求。

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