S ohledem na stanovení plynů je jednou z nejčastějších aplikací analýza rafinérských plynů. Její komplexnost klade vysoké nároky na konfiguraci využitého GC a tato aplikace tak slouží jako ideální příklad uplatnění rozsáhlých konfiguračních možností plynového chromatografu GC Agilent 8890.
Rafinérský plyn je směsí dílčích složek vznikajících při procesu rafinace ropy. Skládá se z uhlovodíků, permanentních plynů, sirných sloučenin a dalších složek a je běžně využíván jako palivo, koncový produkt, či meziprodukt. Přesná a rychlá analýza jeho složek je nezbytností při optimalizaci rafinerských postupů a kontrole kvality koncových produktů. Tříkanálový plynový chromatograf Agilent 8890 přináší elegantní řešení této komplexní separace. Lehké uhlovodíky jsou odděleny na kanálu s FID detektorem, permanentní plyny jsou analyzovány TCD detektorem s využitím helia jako nosného plynu a vodík v nízkých koncentracích je analyzován na třetím kanále, taktéž osazeném TCD detektorem, nicméně pro dosažení co možná nejvyšší citlivosti je jako nosný plyn použit argon nebo dusík. Tříkanálový systém využívá zapojení pěti ventilů a sedmi náplňových a kapilárních kolon (Obr. 1), a to pro efektivní oddělení všech složek rafinérského plynu během jedné analýzy.
<blockquote>
Článek: <a href="https://gcms.cz/article/854">TEORIE, PRAXE A ÚDRŽBA: GC – Plynová chromatografie – základy a principy</a>
</blockquote>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/688454dcbde0413791d49b799bad4920/obrazek.png" alt="Obrázek 1: Ventilový diagram RGA analyzátoru"/>
První chromatogram (Obr. 2) znázorňuje analýzu uhlovodíků. Kolona HP PLOT Al₂O₃ umožňuje účinnou separaci uhlovodíků C₁-C₅. Vyšší uhlovodíky jsou detekovány jako suma C₆₊. Druhý chromatogram zobrazuje separaci permanentních plynů. Pro separaci permanentních plynů slouží kolona HayeSep a izolační ventil s molekulovým sítem. Třetí chromatogram popisuje analýzu nízkých hladin H₂.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/b5f5b32893f344b0b43a2a1bc83d19e1/obrazek.png" alt="Obrázek 2: Chromatogram RGA analýzy"/>
Změnou načasování přepínání ventilů lze změnit průběh separace a tím i analýzu vyšších uhlovodíků (Obr. 3.). Díky této flexibilitě lze pomocí RGA analyzátoru stanovovat široké spektrum nejen rafinérských směsí ale například i zemního plynu bez nutnosti měnit hardware či GC kolony.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/1518928dea0c4bf0bc33ea8be8473a18/obrazek.png" alt="Obrázek 3: Chromatogram analýzy uhlovodíků s odlišným přepínáním ventilů"/>
Za předpokladu, že vzorek neobsahuje vodu, lze tento systém využít i k separaci H₂S a COS. Při vyšších koncentracích H₂S lze RGA analyzátor osadit ventily a náplňovými kolonami z inertních materiálů, a to pro zabránění koroze.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/ed68818e3eab40e8b0266000f48dc98a/obrazek.png" alt="Obrázek 4: Analýza H2S a COS"/>
RGA analýzu lze ještě efektivněji provést za využití miniaturizovaného plynového chromatografu Agilent 990. Čas analýzy lze zkrátit na méně než 180 vteřin. Tento plynový chromatograf zahrnuje 4 kanály (Obr. 5). Permanentní plyny mimo CO2 jsou separovány na molekulovém sítu. Jakmile permanentní plyny doputují na kolonu, jsou všechny další těžší sloučeniny pomocí funkce backflush odstraněny z kanálu. Separaci CO₂, C₂ parafínů/olefinů a H₂S umožňuje na druhém kanále kolona PoraPLOT U. Pro robustní analýzu H₂S je tento kanál plně inertizován. Na třetím kanálu s využitím kolony CP-Al₂O₃/KCl a funkce backflush dochází k separaci C₃-C₅ parafínů/olefinů. Čtvrtý kanál zahrnující kolonu CP-Sil 5CB je určen k analýze C₆ a C₆₊ parafínů. 
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/5aa86ed9011340679f6beb5ef45ae7b4/obrazek.png" alt="Obrázek 5: RGA analyzátor – Micro GC Agilent 990"/>

Analýza rafinérských plynů pomocí plynového chromatografu GC Agilent 8890

<h3>Dělení v čase</h3>
Plynová chromatografie (GC) je jednou ze separačních technik, stejně jako destilace a podobně. Na rozdíl od nich, se ale zpravidla nevyužívá k fyzickému oddělení jednotlivých složek, ale slouží k separaci složek v čase.
Toho je docíleno tím, že odpařená směs (nebo směs plynů) je vedena do trubice (kolony) obsahující materiál (stacionární fázi), který zadržuje některé složky více než jiné. Dochází tak k oddělení složek v čase. Detekcí na výstupu je získán chromatogram (viz Obrázek 1), ve kterém každý pík reprezentuje jinou složku původní směsi.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/HPST_Obrazek_1_Typicky_chromatogram_9d476e4c90/HPST-Obrazek-1-Typicky-chromatogram.jpg" alt="HPST: Obrázek 1 Typický chromatogram"/>
Každý chromatografický pík charakterizuje jeho retenční čas a velikost (výška nebo plocha).
<ul>
<li>Retenční čas je specifický pro různé látky a využívá se proto při identifikaci jednotlivých složek</li>
<li>Velikost píku potom odpovídá množství dané látky a dá se použít při kvantifikaci</li>
</ul>
<h3>Části chromatografického systému</h3>
Sestava pro plynovou chromatografii obsahuje:
<ul>
<li>Regulovaný zdroj čistého plynu (<a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=carrier+gas">nosný plyn</a>), který tlačí vzorek skrz plynový chromatograf</li>
<li><a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=inlet">Inlet</a>, kterým se dávkuje a ve kterém také dochází ke zplynění kapalných vzorků</li>
<li><a href="https://gcms.cz/library?instrumentationItems=19&amp;mainauthorItems=10&amp;search=column">Kolonu</a>, na které dochází k chromatografické separaci</li>
<li>Detektor, který reaguje na přítomnost látek na výstupu z kolony a odezvu převádí na elektrický signál</li>
<li>Řídící počítač a <a href="https://gcms.cz/products?category=8&amp;distributorItems=37&amp;manufacturerItems=10">software</a> pro sběr a vyhodnocení dat.</li>
</ul>
Schématicky je systém znázorněn na Obrázku 2.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/HPST_Obrazek_2_Chromatograficky_system_d328498962/HPST-Obrazek-2-Chromatograficky-system.jpg" alt="HPST: Obrázek 2 Chromatografický systém"/>
<h5>Nosný plyn</h5>
V plynové chromatografii se využívá plyn jako základní médium, které unáší vzorek z inletu přes kolonu do detektoru. Nejčastěji se pro tyto účely používá:
<ul>
<li><a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=Helium+carrier+gas">helium</a></li>
<li><a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=Nitrogen+carrier+gas">dusík</a></li>
<li><a href="https://gcms.cz/library?mainauthorItems=10&amp;search=Hydrogen+carrier+gas">vodík</a></li>
<li>případně argon</li>
</ul>
Nosný plyn musí být čistý. I malá koncentrace nečistot může nežádoucím způsobem reagovat se vzorkem nebo kolonou. V praxi se to projeví například výskytem falešných píků, sníženou citlivostí nebo zvýšením šumu detektoru. V krajním případě může dojít i k nevratnému poškození přístroje. Proto je potřeba <a href="https://gcms.cz/products?category=97">používat plyny s vysokou čistotou</a>. Případně lze systém vybavit sorpčními trapy zachycujícími vlhkost, uhlovodíky a kyslík.
Typické zapojení je uvedeno na Obrázku 4.
V praxi se často používají kombinované trapy, které obsahují všechny tři sorbenty. U nich je vždy vyznačeno, jakým směrem se mají zapojit. Pokud jsou plyny přivedeny z centrálního rozvodu, je doporučeno umístit čisticí trapy co nejblíže k přístroji.
<blockquote>
<h4>17 edukativních GC webinářů Agilent Technologies zaměřených na základy a principy <a href="https://gcms.cz/webinars?search=agilent&amp;tags=36-1">v databázi LabRulezGCMS</a></h4>
</blockquote>
<blockquote>
<h5>Lab Productivity Series – GC Basic</h5>
</blockquote>
<blockquote>
<ul>
<li>Kritické části GC</li>
<li>Různé typy nástřiku a detektorů</li>
<li>Význam různých parametrů pro výběr GC kolon</li>
<li>Co je plynová chromatografie a typický chromatogram?</li>
<li>Techniky zavádění vzorků</li>
<li>Porovnání typů detektorů a jejich selektivity</li>
<li>Digitální možnosti zákaznické podpory na dálku</li>
</ul>
</blockquote>
<blockquote>
<h5>Lab Productivity Series – GC Advanced</h5>
</blockquote>
<blockquote>
<ul>
<li>Uživatelské odstraňování problémů a údržba GC</li>
<li>Tipy a triky pro zlepšení GC chromatografie</li>
<li>Úvahy o vzorku a jeho dávkování, které je třeba mít na paměti při vývoji GC metody</li>
<li>Selektivita kolon pro robustní metodu</li>
<li>Nosný plyn v GC</li>
<li>Vývoj teplotního programu a optimalizace metod</li>
<li>Řešení Agilent cross Lab pro celou Vaší firmu</li>
</ul>
</blockquote>
K nastavení tlaku nosného plynu je potřeba použít kvalitní dvoustupňový redukční ventil s kovovou membránou. Dvoustupňová regulace nejprve sníží tlak z lahve (až 350 bar) na zhruba 50 bar a následně ve druhém stupni dochází k poklesu tlaku na nastavenou hodnotu. Tímto mechanismem je zajištěna velice přesná a stabilní regulace výstupního tlaku. Oproti tomu jednostupňové regulační ventily snižují tlak z lahve přímo na nastavenou hodnotu. Vzhledem k velkému tlakovému spádu je taková regulace méně přesná, což může vést ke zvlnění základní linie detektoru a posunům retenčních časů.
Levné redukční ventily jsou zpravidla vybavené gumovou membránou, skrz kterou může difundovat kyslík a další nečistoty z okolí. Dramaticky se tím snižuje kvalita nosného plynu. Pro účely plynové chromatografie jsou takové ventily naprosto nevhodné.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/HPST_Obrazek_4_Zdroj_nosneho_plynu_742a5f939a/HPST-Obrazek-4-Zdroj-nosneho-plynu.jpg" alt="HPST: Obrázek 4 Zdroj nosného plynu"/>
<h5>Inlet</h5>
Inlet je část plynového chromatografu, která slouží k přenesení zplyněného vzorku do proudu nosného plynu. Nejčastěji se k tomuto účelu používá nástřikový port případně dávkovací ventil.
<a href="https://gcms.cz/library?instrumentationItems=1&amp;mainauthorItems=10&amp;search=valves">Dávkovací ventily</a> využívají dávkovací smyčku, která se nejprve naplní vzorkem a následně se po přepnutí ventilu celý obsah vypláchne na kolonu. Pomocí ventilů lze dávkovat jak plyny, tak i kapaliny.
Nástřikovým portem můžeme přes septum pomocí stříkačky dávkovat plynné i kapalné vzorky. Za účelem rychlého zplynění je inlet zpravidla vyhříván. Základní princip dávkování je uveden na Obrázku 3. S různými technikami nástřiku a s tím spojeným technickým řešením se blíže seznámíme příště.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/HPST_Obrazek_3_Schema_nastrikoveho_portu_a4b2d3a34b/HPST-Obrazek-3-Schema-nastrikoveho-portu.jpg" alt="HPST: Obrázek 3 Schéma nástřikového portu"/>
Všechny inlety však mají jedno společné. Abychom získali kvalitní výsledky je potřeba zajistit těsnost a čistotu nástřikového portu. V případě netěsnosti bude vzorek unikat ze systému a měření nebude opakovatelné. Navíc se skrz opotřebené septum nebo špatnou feruli do přístroje snadno dostane kyslík, který jsme složitě eliminovali pomocí kvalitních redukčních ventilů a čisticích trapů.
<h5>Kolona</h5>
Na chromatografické koloně dochází k separaci jednotlivých složek. Uživatelsky je možné do přístroje namontovat různé typy kolon a přístroj tak využít pro různé typy analýz.
Vzhledem k tomu, že dělení složek silně závisí na teplotě, jsou kolony instalovány v horkovzdušné peci s přesně regulovanou teplotou, viz Obrázek 5.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/HPST_Obrazek_5_Kolona_v_peci_plynoveho_chromatografu_3abe3ee8fc/HPST-Obrazek-5-Kolona-v-peci-plynoveho-chromatografu.jpg" alt="HPST: Obrázek 5 Kolona v peci plynového chromatografu"/>
Nyní jen předesílám, že zejména za vyšších teplot dochází u řady kolon k nevratné degeneraci, která může být umocněna přítomností kyslíku a vody. Proto je potřeba, aby byla kolona pod stálým průtokem čistého nosného plynu.
<h5>Detektor</h5>
Proud nosného plynu, který obsahuje oddělené látky, je z kolony veden do detektoru. Existuje celá řada detektorů, které se vzájemně liší konstrukcí a principy na kterých fungují. Základní funkce je ale u všech stejná:
<ul>
<li>Pokud detektorem prochází čistý nosný plyn, je generován stabilní elektrický signál – základní linie.</li>
<li>Při průchodu sledovaných látek se elektrický signál změní – zaznamená se chromatografický pík.</li>
</ul>
Obecně je však potřeba mít napaměti, že většina detektorů obsahuje části ohřáté na vysokou teplotu. Pokud se za těchto podmínek dostanou do kontatku s kyslíkem, dochází k oxidaci jejich povrchu, což může vést k jejich poškození nebo trvalé změně vlastností. Proto je potřeba, aby byly během provozu detektory neustále promývány čistými provozními plyny.
<h3>Závěr</h3>
V úvodním dílu seriálu o plynové chromatografii jsme se seznámily se základními částmi chromatografického systému a ukázali si, jaký význam má čistota provozních plynů. 
Příště si povíme více o technikách nástřiku vzorku, představíme si faktory, které nástřik zásadním způsobem ovlivňují a seznámíme se s různými typy inletů. Pokud nechcete čekat na další článek, můžete se přihlásit na naše odborné semináře, kde se o plynové chromatografii dozvíte víc.
<ul>
<li><a href="https://gcms.cz/products/114">HPST GC školení - uživatelské dovednosti a diagnostika</a></li>
<li><a href="https://gcms.cz/products/115">HPST MS (single-quad/QQQ pro GC) školení - uživatelské dovednosti a diagnostika</a></li>
</ul>
<h3>Přehled literatury k základům a principům v plynové chromatografii od Agilent Technologies (<a href="https://gcms.cz/library?search=fundamentals&amp;mainauthorItems=10">ke stažení v knihovně LabRulezGCMS</a>)</h3>
<ul>
<li>Fundamentals of Gas Chromatography (Příručky | 2002)
</li>
<li>Mass Spectrometry Fundamentals –Theory (Prezentace | 2016)
</li>
<li>Fundamentals of Gas Chromatography: Theory and Hardware, Mass Spectrometry Fundamentals –Theory and Hardware (Prezentace | 2020)
</li>
<li>Fundamentals and Troubleshootingof the Split/Splitless Inlet (Prezentace | 2020)
</li>
<li>GC/MS Fundamentals: What are GC/SQ, TQ, and Q-TOF and When to Use Them? (Prezentace | 2019)
</li>
<li>Time-of-Flight Mass Spectrometry (Aplikace | 2004)
</li>
<li>Single Quad, Tandem Quad and QTOF Mass Spectrometers: What is Used and When? (Prezentace | 2019)
</li>
<li>GC Tips and Tricks - Your guide to integrated, intuitive GC intelligence (Příručky | 2022)
</li>
<li>Time-of-Flight Mass Spectrometry (Aplikace | 2004)
</li>
<li>Single Quad, Tandem Quad and QTOF Mass Spectrometers: What is Used and When? (Prezentace | 2019)
</li>
</ul>

TEORIE, PRAXE A ÚDRŽBA: GC – Plynová chromatografie – základy a principy

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Článek

Laboratoře

Různé

Produkt

Video

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Je autorizovaným distributorem společnosti Agilent Technologies pro Českou republiku v oblastech chromatografie (GC, HPLC, UHPLC, kapilární elektroforéza) a hmotnostní spektrometrie (GC/MS, LC/MS, CE/MS), disolučních aparátů, molekulární (UV-Vis, UV-Vis-NIR, fluorescence, FTIR analyzátory a mikroskopy) a atomové spektroskopie (ICP-OES, ICP-MS, AAS), a v neposlední řadě také v oblasti molekulární biologie a genomiky (analýza nukleových kyselin a proteinů, microarray skenery a skla, PCR & RT-PCR, qPCR, řešení pro NGS, reagencie pro mutagenezi a klonování, sondy FISH a další).

Altium International

Workshop: Automatizace analýz a kontrola kvality v potravinářském, krmivářském a farmaceutickém průmyslu

IV. Škola archeometrie 2026

ALS Kurz Analýzou HYDRAULICKÝCH a TURBÍNOVÝCH olejů k větší efektivitě výroby

The science of next-gen ingredients: fermentation, formulation and function

The Data Driven Plant; How AI Transforms Chemical Manufacturing

Process Raman: A Reliable and Versatile Tool For Downstream Process Monitoring and Control For mAB Production