Group-Type Analysis (PiPNA) in Diesel and Jet Fuel by Flow Modulated GCxGC FID

Význam tématu

Analýza složitých směsí v dieselových a leteckých palivech je klíčová pro kontrolu kvality, dodržení předpisů a optimalizaci výrobních procesů. Moderní metody GCxGC umožňují podrobnou charakterizaci jednotlivých skupin uhlovodíků a metylesterů mastných kyselin (FAME). Robustní a snadno ovladatelný systém založený na průtokové modulaci eliminuje nevýhody kryogenního modulatoru, jako je vysoká náročnost na údržbu a spotřeba kapalných plynů.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyvinout dedikovaný GCxGC systém pro PiPNA group-type analýzu (Parafiny, iso-Parafiny, Naftaleny, Mono- a polyaromáty) v bio-dieselu a leteckém palivu bez potřeby kryogenního chlazení. Studie porovnává standardní a vylepšenou průtokovou modulaci, hodnotí kvantitativní přesnost a opakovatelnost metody a benchmarkuje ji vůči normě EN 12916.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci skupin uhlovodíků byla zvolena reverzní chromatografie s polární kolonou v první dimenzi a nepolární ve druhé. Klíčové parametry optimalizace zahrnovaly:

• délky a fázové složení kolony
• průtok plynů modulatoru a GC
• program teploty peci

Jako detektor slouží FID. Celý systém vyvinula společnost AC Analytical Controls s průtokovou modulací nahrazující kryogenní moduly.

Hlavní výsledky a diskuse

Kvantitativní výkony metody byly ověřeny na gravimetrickém standardu, kde pro jednotlivé n-parafiny a aromáty dosáhly recovery 94–103 %. Celkový součet skupin byl shodný s teoretickými hodnotami (100 % vs 99,9 %). Ve srovnání s EN 12916 bylo zjištěno mírné podhodnocení aromátů, ovšem v rámci reproducibility referenční metody. Repeatabilita pro skupinové výsledky vykázala RSD <1,3 %. Analýza komerčních vzorků prokázala vynikající rozlišení zejména v oblasti C20–C24 a jasnou detekci FAME.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší:

• robustní provoz bez kryogenního chlazení
• vysoké rozlišení složitých vzorků
• kompletní PiPNA analýzu v jednom běhu včetně FAME
• nízkou spotřebu plynného nosného plynu a jednoduchou údržbu

To umožňuje rutinní kontrolu kvality a rychlé rozhodování v rafinériích a laboratořích QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace metody na další střední a těžké frakce paliv, integrace s online monitorovacími systémy a pokročilá datová analýza pomocí strojového učení. Dále je perspektivní kombinace GCxGC s hmotnostní spektrometrií pro hlubší strukturální informaci.

Závěr

Vyvinutý GCxGC systém s průtokovou modulací poskytuje spolehlivou a vysoce rozlišovací analýzu palivových směsí bez nutnosti kryogenního modulatoru. Metoda splňuje požadavky rutinního provozu a současně nabízí vynikající přesnost a opakovatelnost výsledků.

Reference

• UOP Method 990-11: Group-Type Analysis of Diesel and Jet Fuel by GCxGC
• EN 12916: Determination of aromatic hydrocarbon types in middle distillates – HPLC-RID method