发动机燃料中烃组成分析检测方案(气相色谱仪)

Techcomp天美Application010-64010651010-64060202e techcomp@techcomp.cnw www.techcomp.cn 火花点火式发动机燃料详细烃组成分析 0 前言 火花点式发动机燃料组成非常复杂一般含有数百种烃类物质，而对这些烃类物质的分析不论对油品生产质量控制、生产过程监控以及原材料评价都有重要意义。目前对详细烃类物质的分析国内外有很多方法可以参考，如 SH/T 0714、ASTM D5134、ASTM D6729、ASTM D6730以及ASTM D6733 等。 ASTM D6730详细描述了汽油中详细烃分析的具体法法，采用预柱和主分析柱相结合的方式提高色谱分析的选择性，特别是可以大大提高对芳烃物质的分离效果。该方法可用于分析包括火花点火发动机燃料中包括氧化合物如 MTBE、ETBE、乙醇等在内的浓度介于 0.01-30%、沸点低于225℃的类类组分。但是当烯烃含量较高时，共流出(合峰)的现象同样存在，所以一般规定汽油中烯烃的含量要低于25%。除此之外，该方法同样适用于分析石油冶炼过程中其他液态烃类化合物的分析。 本文根据 ASTM D6730方法，借助 SCION 456-GC分析平台和预柱、100米高分辨率主分析毛细色谱柱对汽油组分进行了分析，得到较好的效果，并根据汽油单体烃类的分析结果，借助DHA专用插件得到汽油密度、饱和蒸汽压、热值和流程分布等物性信息，可以为石化企业详细烃分析提供参考。 1 仪器与方法 1.1 仪器 气相色谱：SCION(赛里安)456-GC：毛细分流/不分流进样口、FID检测器、柱温箱配有液态CO2冷却系统 配置 CP-8400 液体自动进样器 色谱柱： CP-Sil PONA CB 100mx0.25mmx0.5um CP-Sil 8 CB 15m x0.25mm×1um (1-4m) 1.2 方法： 1.2.1色谱条件 天美(中国)科学仪器有限公司 )Techcomp天美 程呈升温条件：初温5℃(10min) →5℃/min →50℃ (维持到乙苯流出)→1.5℃/min→200℃ (20min)； 进样口：温度250℃分流流量： 200ml/min 载气：氦气压力40psi；分流比：1：150；进样量：0.1-0.2uL 检测器温度：275℃ 色谱工作站： Compass CDS 软件、DHA分析专用插件 1.2.2样品处理 分析前将样品密封，至于4℃冰箱中恒温储存备用。 2 结果与讨论 图1汽油分析总体色谱图 2.1分离效果 物质的定性主要采用科瓦茨指数(Kovats in-dex)法，即以色谱图上位于待测物质两侧的相邻已知正构烷烃的保留指数为基准，用对数内插法求得未知物质的保留指数，在同一柱上，物质的保留指数与柱温呈线性关系。 1.异戊烷2.戊烯3.2-甲基丁烯4.戊烷5.异戊二烯6.顺-2-戊烯7.2-甲基-2-丁烯7.反-2-戊烯8.2-甲基-2-丁烯9反-1，3-戊二烯10.2，2-二甲基丁烷11.环戊烯12.4-甲基戊烯13.环戊烷14.2，3-二甲基丁烷15.甲基叔丁基醚16.2-甲基戊烷17.4-甲基-反-2-戊烯18.3-戊烷19.2-甲基戊烯20.己烯21.己烷 图2分离效果图 22 21己烷22.反-3-己烷23.反-2-己烯24.2-甲基-2-戊烯25.3-甲基-顺-2-戊烯26.顺-2-己烯27.3，3-二甲基戊烯28.2，2-二甲基戊烷29.甲基环戊烷 30.2，4-二甲基戊烷31.甲基环戊烯32.苯33.3，3-二甲基戊烷34.环己烷35.2-甲基己烷36.2，3-二甲基戊烷37.3-甲基己烷38.3，4-二甲基-2-戊烯39.顺-2，3-二甲基环戊烷40.反-1，3-二甲基环戊烷 e41.3-乙基戊烷42.反-1，2-二甲基环戊烷 43.2，2，4-三甲基戊烷44.3-甲基-顺-3-己烯45.反-3-庚烯46.庚烷 图3分离效果 Techcomp天美 与ASTM D6729 相比 ASTM D6730 采用了主根预柱(1-4m)，用以提高物质选择性，图1为样品分析总体谱图，分析时间170min。预柱的添加可以明显的提升部分关键物质的分离，尤其是部分芳烃物质的分离。为进一步表面分析结果，对局部重要物质的分离进行放大，如图2所示戊烷-己烷之间， MTBE 与2，3-二甲基丁烷具有良好的分离，此外，如图3所示：1-甲基环戊烯和苯也可以得到很好的分离效果，表明预柱具有较高的选择性，可根据两种物质的分离情况确定预柱长度。 2.2报告类型 借助 DHA专用插件可以得到接近 0.001%的质量和体积报告，同时为保证数据的准确性，DHA 软件对峰对称性进行计算。根据峰型计算校正后的保留时间，从而计算得到相应的保留指CRT)，数(表1中具体部分结果见表1详细烃报告表 表1详细烃分析报告 Detailed Hydrocarbon Analysis ID RT CRT Index Name Area AreaPercent WeightPercent VolumePercent 1 6.53 6.53 100.00 methane 181.2 0.10 0.134 0.321 2 6.73 6.73 199.17 ethane 619.2 0.35 0.456 0.998 3 7.33 733 300.00 propane 1144.6 0.65 0.844 1.217 4 8.42 8.42 354.09 2-methylpropane 1145.4 0.65 0.844 1.094 5 9.16 9.11 384.89 methanol 481.8 0.27 0.857 0.782 6 9.47 9.47 399.79 butane 2798.0 1.58 1.915 2.388 7 9.89 9.89 409.32 t-2-butene 445.9 0.25 0.352 0.442 8 10.00 10.00 411.79 2，2-dimethylpropane 10.2 0.01 0.007 0.008 9 10.51 10.51 422.55 c-2-butene 379.4 0.21 0.300 0.363 10 12.18 12.18 454.41 3-methyl-1-butene 182.9 0.10 0.144 0.166 11 13.24 13.24 472.53 iso-pentane 14772.9 8.35 9.334 10.872 12 14.26 14.26 488.64 l-pentene 682.9 0.39 0.449 0.510 13 14.75 14.75 495.91 2-methyl-1-butene 1148.4 0.65 0.756 0.839 14 15.03 15.03 500.03 pentane 7234.4 4.09 4.571 5.269 15 15.38 15.38 505.41 2-methyl-1，3-butadiene 18.1 0.01 0.014 0.016 16 15.64 15.64 509.33 t-2-pentene 18178 1.03 1.196 1.331 17 16.02 16.02 515.00 3，3-dimethyl-1-butene 15.4 0.01 0.009 0.010 DHA 专用插件可以根据轻烃的种类得到族组成报告，主要包含烷烃、不饱和烷烃、芳烃和含氧化合物等，报告见表2：包含不同碳数烃族质量或体积百分含量表。 表2族组成报告 Weight Percent Profile Saturates Unsaturates Carbon Cyclic ISO Normal Cyclic.Normal+ Iso Aromatics Oxyg Unknown Total 1 0.134 0.857 0.991 2 0.456 0.456 3 0.844 0.844 4 0.844 1.915 0.652 3.411 5 0.379 9.341 4.571 4.453 3.242 22.467 6 1.077 9.864 4.349 2.276 0.694 0.025 18.592 7 0.566 5.729 1.524 0.118 12.666 20.733 8 0.133 6.942 0.331 14.652 22.058 9 0.029 0.412 0.058 8.100 0.088 8.598 10 0.185 0.082 1.195 0.116 1.462 11 0.122 0.122 Total 2.368 33.215 14.182 7498 37.430 4.099 0.230 除上述含量和族组成报告外，根据单体烃类物质的特性，可以得到表3汽油族组成的物性报告 ，报告中列出了所有物质的物理特性，如辛烷值、蒸汽压、热值、密度、馏程分布等，可作为衡量汽油质量的重要指标。 表3物性表 Physical Properties Report %OFF TBPC D86°C Property IBP -89.0 9.9 MON Value 95.4 5% -0.5 42.6 RON Value 104.2 10% 278 47.7 20% 36.1 55.1 Reid Vapor P 24.4 mm Hg 30% 55.2 59.6 40% 63.3 Net Heat 42.7 kJ/g 50% 68.7 69.3 Gross Heat 46.0 kJ/g 60% 98.4 70% 110.6 112.8 Density 0.7517 g/ml 80% 136.1 130.4 90% 144.4 139.0 95% 164.7 FBP 188.4 3 结论 SCION 456-GC平台可以很好的应用于 ASTM D6730数据分析中，并得到较好的数据分析结果。 Compass CDS 软件及 DHA专用插件可以根据单体烃分析结果，出具接近0.001%的体积和质量报告、族组成报告、并可生成相应的物性报告，如样品的馏程分布报告 ， MON/RON 值， Reid蒸汽压值，净热值、总热值和密度等，可为生产及质量评估提供重要依据。 火花点式发动机燃料组成非常复杂一般含有数百种烃类物质，而对这些烃类物质的分析不论对油品生产质量控制、生产过程监控以及原材料评价都有重要意义。