Analysis of Ultra low Sulfur Compounds in Natural Gas and Gaseous Fuels by Gas Chromatography and Chemiluminescence according to ASTM D 5504

Význam tématu

Popis důležitosti sledování organosírových sloučenin v zemním plynu, jejich vliv na bezpečnost, korozi a účinnost katalyzátorů. Přesná kvantifikace nízkých koncentrací síry je klíčová v průmyslové praxi i pro plnění norem.

Cíle a přehled studie / článku

• Implementace metody ASTM D5504 pro stanovení stopových organosírových sloučenin v plynech.
• Ověření výkonnosti analýzy pomocí detektoru PAC SeNse a chromatografické separace.
• Posouzení citlivosti, linearity, opakovatelnosti a nedestruktivnosti metody.

Použitá metodika

Popis postupu: vzorek se přivádí přepínacím ventilem na kapilární kolonu s methylsiloxanovou stacionární fází. Teplotně programovaná GC separuje sloučeniny. Frakce prochází duálním plazmovým pecem, kde se sloučeniny spálí na SO2 a v přebytku vodíku redukují na aktivní sírové radikály. V reakční komoře s ozonem vzniká vzbuzený SO2, jehož emise fotonu je měřena fotonásobičem a převáděna na elektrický signál.

Použitá instrumentace

• Gas chromatograph 7890GC (Agilent)
• Kapilární kolona thick phase methylsilicone
• Detektor AC SeNse (chemiluminiscenční detektor)
• Dual plasma furnace pro přeměnu sloučenin na SO2
• Ozonový generátor a fotonásobič
• Mass flow controllery pro přípravu kalibračních ředění

Hlavní výsledky a diskuse

• Separace: dostatečná základní separace H2S a COS bez potřeby chlazení.
• Opakovatelnost retence: RSD <0,05 % ret. času pro klíčové sloučeniny.
• Opakovatelnost koncentrace: RSD 0,3–0,6 % při ~500 ppb.
• Linearity: korelační koeficienty >0,9999 v rozsahu 10 ppb až 10 ppm.
• Detekční limity: 2,5–4,1 ppb podle sloučeniny.
• Equimolarita: odpověď detektoru v rámci ±5 % vzhledem k H2S.
• Praktická aplikace: stanovení THT v reálném vzorku zemního plynu (~4,55 ppm mol) a identifikace DMS na ppb úrovni.

Přínosy a praktické využití metody

• Schopnost sledovat nízké úrovně sírových sloučenin pro ochranu katalyzátorů a plnění emisních norem.
• Rychlá a robustní analýza vhodná pro rutinní provoz v chemických a energetických laboratořích.
• Vysoká citlivost a stabilita detektoru AC SeNse bez rušivého vlivu uhlovodíků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace přípravy vzorků a ředění pro vyšší průchodnost analýz.
• Integrace on-line monitoringu v potrubních rozvodech a technologických linkách.
• Rozšíření metody o další těkavé sloučeniny s elementárními detektory.
• Vývoj miniaturizovaných chemiluminiscenčních senzorů pro mobilní laboratoře.

Závěr

Metoda s detektorem AC SeNse podle ASTM D5504 nabízí vynikající citlivost, linearitu, opakovatelnost a robustnost. Umožňuje spolehlivé měření ultra nízkých koncentrací síry v zemním plynu a plynných palivech a překračuje požadavky standardu. Díky své stabilitě a rovnoměrné odpovědi je ideální pro rutinní i výzkumné aplikace.

Reference

• ASTM D5504: Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds in Gaseous Fuels by Chemiluminescence Detection.
• PAC L.P.: Application Note "Analysis of Ultra low Sulfur Compounds in Natural Gas and Gaseous Fuels."