Analysis of Aromatic Hydrocarbons in Gasoline and Naphtha with the Agilent 6820 Series Gas Chromatograph and a Single Polar Capillary Column

Význam tématu

Aromatické uhlovodíky obsažené v benzínech jsou z hlediska lidského zdraví a životního prostředí významné karcinogenní složky. Legislativní limity na obsah benzenu (1–2,5 wt %) a celkových aromátů (až 40 wt %) vyžadují spolehlivé analytické postupy. Přesná kvantifikace podporuje kontrolu kvality pohonných hmot a plnění mezinárodních norem.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a ověřit jednoduchou metodu pro kvantitativní analýzu 57 aromatických uhlovodíků ve finálních benzínech a ropných frakcích (reformát, FCC, naphtha) pomocí jednoho polarního kapilárního sloupce a plamenoionizační detektoru, bez potřeby ventilového systému či vícekolonového uspořádání. Metoda byla srovnána s existujícími normami ASTM D5769, D5580, D3606 a JIS K 2536.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla použita chromatografická aparatura Agilent 6820 GC vybavená:

• split/splitless vstupem (240 °C, dělení 50:1)
• plamenoionizačním detektorem (FID, 240 °C, makeup plyn He 40 mL/min)
• polarním kapilárním sloupcem HP-INNOWax (60 m × 0,25 mm ID × 0,25 µm film)
• nosným plynem helium při průtoku 1,4 mL/min
• programem pece: 40 °C (5 min) → 240 °C (5 °C/min, 15 min)
• vnitřním standardem n-tridekan (cca 2 wt %)

Pro korekci plamenoionizační odezvy byly vypočteny teoretické relativní faktory podle počtu atomů C a H.

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatogramy různých vzorků prokázaly čisté oddělení až 57 aromatických sloučenin i v přítomnosti parafinů, olefinů a naftenů. N-tridekan elutoval mezi základními xylény bez překryvu. Reproducibilita měření (RSD) byla u většiny sloučenin pod 1 %. Kvantitativní výsledky ukázaly:

• obsah benzenu 0,35–4,7 wt %
• toluenu 3,5–22 wt %
• celkové aromáty až do 68 wt %

Metoda umožnila sledovat těžké aromáty (např. dimethylnaphthaliny, biphenyl) ve vybraných frakcích.

Přínosy a praktické využití metody

Díky použití jednoho polarního sloupce a standardního GC–FID je postup jednoduchý, nákladově efektivní a rychlý. Metodu lze snadno implementovat v rafinériích a kontrolních laboratořích pro QA/QC i splnění národních a mezinárodních norem.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího rozvoje zahrnují:

• rozšíření metody o nižší molární hmotnosti aromátů
• integrované GC–MS analýzy pro identifikaci neznámých složek
• miniaturizaci a on-line monitoring složení během rafinačního procesu
• využití umělé inteligence pro automatickou integraci a interpretaci chromatogramů

Závěr

Navržená metoda pro analýzu aromatických uhlovodíků nabízí vysokou přesnost, reprodukovatelnost (RSD < 1 %) a splňuje požadavky norem bez komplikovaného vybavení. Doporučuje se n-tridekan jako vnitřní standard pro spolehlivou kvantifikaci.

Reference

• People’s Republic of China National Standard GB 17930-1999.
• ASTM D5769 – Test method for determining benzene, toluene and total aromatics in gasoline by GC/MS.
• ASTM D5580 – GC method for benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes and C9+ aromatics in gasoline.
• ASTM D3606 – GC method for benzene and toluene in motor and aviation gasoline.
• JIS K 2536-1996 – Testing method of aromatic hydrocarbons in liquid petroleum products.