探究丁辛醇混合气中C2及较轻组分的气相色谱分析

探究丁辛醇混合气中 C2及较轻组分的气相色谱分析

陈家伟 徐佳明

中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司 广东 揭阳 515200

摘要：丁辛醇混合气中含有大量乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、一氧化碳等C2及较轻组分，在物性接近的情况下给混合气组分分析带来了困难，不利于丁辛醇生产质量的管控。基于此，本文利用气相色谱法开展了C2及较轻组分定性分离和定量分析实验，从结果来看可以快速实现混合气组分分离，得到精准分析结果。

关键词：丁辛醇混合气；C2及较轻组分；气相色谱

引言：作为重要的化工生产原料，丁辛醇能够用于生产消泡剂、增塑剂等多种化工产品，但长期以来却依赖大量进口满足国内市场需求。近年来伴随着石油化工行业发展，不断有丁辛醇装置建成投产。但相较于进口丁辛醇，国产丁辛醇存在质量不稳等问题，缺乏足够市场竞争力。结合生产工艺可知，丁辛醇混合气为影响产品质量的重要因素，因此还要采取有效分析手段为产品质管工作开展提供可靠数据依据。在石油化工行业，气相色谱法在气体组分含量分析方面将发挥重要作用，测量效果带有先进性。而在丁辛醇混合气中，C2及较轻组分为主要成分，带有难分离特点，可以采用先进的气相色谱法展开分析，使测量精度得到保障。

1实验条件与方法

1.1实验条件

实验采用Agilent 7890A气相色谱仪，系统A以氮气为载气，达到99.995%以上纯度，系统B的载气为氢气，纯度达到99.95%以上，准备混合标准气样品纯度在99.995%以上。为实现复杂混合组分分离，另外准备热导检测器，利用十通阀和六通阀进样，并配备填充柱和定量环。

1.2实验方法

在实验过程中，利用取样瓶从气罐中取样，然后倒置，使样品通过气化系统A。在系统A的长1.2m、内径3mm的柱1内，提前注入经过180℃、16h烘烤的40-60目硅胶。老化处理12h后，将5A分子筛在300℃、2h的条件下烘烤，注入系统柱2（与柱1尺寸规格相同）。取样注入系统B，需要提前在长4.5m、内径3mm的柱2内注入在300℃、3d的条件下烘烤的5A分子筛。按照1：1的比例对聚苯乙烯色谱固定相N和R进行混合后，注入系统B中柱1。利用气相色谱仪进行检测，需要达到80℃，柱箱达到50℃，进样量为0.5mL，载气流速为40mL/min。在实验操作过程中，需要先通过关闭十通阀使样品环进行取样，然后对系统A连接的十通阀进行打开，使样品进入A后计时。1min后，可以将系统B连接的十通阀打开，使样品进入。直至氢气组分出峰后，可以将系统A连接十通阀关闭，利用载体对A柱进行回洗^[1]。经过0.5min后，将系统B的六通阀打开，使氢气、氧气、氮气、甲烷等组分在B柱2中存留，对柱1中的组分进行检测。在系统B柱1中组分经过回洗出峰后，可以将十通阀关闭，然后将六通阀也关闭，使柱2中的组分出峰。

开展定性分析，可以通过获取甲烷、乙烯等标准气体质量完成标准混合气配置，通过色谱分析得到气体质量参数。围绕混合气内标校正因子进行实验测量，能够用于对丁辛醇混合气组分含量展开分析。在色谱条件下，重复进行5次测定，能够得到对定量分析结果进行重复性验证和回收率分析。在定量分析阶段，考虑到C2及较轻组分响应存在差异，无法利用面积归一法完成定量分析，还要进行校正^[2]。此外，考虑都样品中各组分并不稳定，采用相对校正因子分子较为繁琐，实际利用标准气体谱图进行校正归一处理：

式中，X_i指的是样品中各组分体系分数，A_i则为峰面积，x_si和A_si分别为标气中各组分体积分数和峰面积。

2实验结果与分析

2.1定性分析结果

利用多柱实现组分分离检测，从分析结果来看系统A中的硅胶能够对C2及以上组分进行有效吸附，此时载气为氮气，能够将混合气中的氢气组分被洗出，并保证C2及以上组分不会流出。通过回洗，能够避免C2及以上组分进入5A分子筛，因此可以顺利实现组分分离。系统B中载气为氢气，利用柱2对甲烷、氢气等进行存放，并使二氧化碳、乙炔、乙烯和乙烷进入检测器被洗出，能够使混合气中C3及以上组分在柱1中存留。经过回洗后，可以进一步实现组分分离，然后利用柱2回洗将C2及较轻组分得到分离。经过样品环连接，能够完成样品复制，确保各组分得到较好检测。比照各组分分析结果，发现最终取得了良好分离效果，C2及较轻组分的分离度达到了0.92，能够满足检测标准要求。从实验操作时间上来看，每个气体从注入到最后分析得到结果需要的时间较短，因此可以满足丁辛醇生产中混合气C2及较轻组分的快速分离与分析需求。

2.2定量分析结果

在定量分析中，可以得到乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、一氧化碳等组分相对质量校正因子分别为0.98、0.96、1.03、1.07和1.01。通过多次平均测试，完成归一化计算，能够对不同气体质量参数进行确定，得到几种气体标准偏差分别为0.04、0.01、0.04、0.03、0.04，均不超0.05，说明分析方法具有较好重复性。对相关数据偏差和特征差异展开分析，能够对气体变异系数情况进行确认。从分析结果来看，几种气体变异系数依次为0.509、0.589、0.599、0.694和0.605。根据气体的特异性，能够加强质量控制，使气相色谱分析的精准度得到提高。从C2及较轻组分的回收率山过来看，在98.46-102.36%之间，说明方法的准确性良好。因此从实验结果来看，采用气相色谱法对丁辛醇混合气中C2及较轻组分展开分析具有一定可行性，不仅能够使各种轻质组分得到分离，也能使气体含量得到快速、精准确定，可以成为控制丁辛醇质量的重要手段。

结论：在丁辛醇生产装置大量投入的过程中，还要通过加强混合气组分分析加强产品质量控制。而相较于传统检测技术，气相色谱法可以保持较高敏感度，同时可以得到稳定检测结果，能够满足C2及较轻组分的定性分离和定量分析要求。在实践应用过程中，还要加强对气相色谱法的了解，以便使方法应用得到改进，成功实现各种较轻组分分离，从而使数据分析质量得到保证。

参考文献：

[1]刘鹤.气相色谱分析天然气组分过程中提升质量效益的方法[J].化工设计通讯,2020,46(04):217-218.

[2]缪海平,刘新,庄锐,任梵.用气相色谱法检测顺酐生产中间物料组分[J].云南化工,2019,46(10):42-43+45.