UOP 603-13: Analysis of Trace CO and CO2 in bulk H2 and Light Gaseous Hydrocarbons by GC

Význam tématu

V rafinériích, při výrobě vodíku, v palivových článcích i v dalších průmyslových procesech je nezbytné přesně stanovit stopy CO a CO₂ v plynných směsích.
Kontrola těchto nečistot pomáhá optimalizovat katalytické procesy, minimalizovat nežádoucí vedlejší reakce a zajistit kvalitu a komerční hodnotu konečných produktů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je ukázat aplikaci aktualizované metody UOP 603-13 pro rychlou (<5 min) kvantifikaci stop CO a CO₂ v čistém vodíku a lehkých uhlovodících.
Metoda kombinuje plynovou chromatografii s FID detektorem a proprietárním methanizerem pro robustní a spolehlivou konverzi plynů.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhá na GC s:

• AC proprietárním methanizerem s deans switch konfigurací a 4portovým ventilem pro ochranu katalyzátoru před nadbytečným metanem,
• 2 kolonami (prekolona a analytická kolona),
• FID detektorem řízeným externí standardní kalibrací,
• elektronicky řízenými průtoky (EPC).

Vstupní vzorek je vpouštěn do prekolony, kde se oddělí CO₂ a metan je odvětrán, následně se analyzuje separace CO, CO₂ a zbývajícího metanu, který se převede v methanizeru na metan.

Hlavní výsledky a diskuse

Separační efektivita:

• Baselinové rozlišení mezi CO, CH₄ a CO₂ je >1,5, mezi CO a CH₄ je dokonce >7,

Opakovatelnost:

• RSD plochy a retenční doby pod 0,05 % pro CO a CO₂ při 200 ppm (n=10),

Linearita:

• Lineární rozsah 0,2–500 mol-ppm se součinitelem korelace >0,9999 pro všechny analyty,

Konverzní účinnost methanizeru:

• Faktory odpovědi CO a CO₂ se liší od metanu o méně než 5 %,

Detekční limity:

• LOD 0,03 ppm pro CO, 0,10 ppm pro CO₂; LOQ 0,11 ppm pro CO, 0,32 ppm pro CO₂.

Pro vzorky s vysokým obsahem metanu je použit heart-cut ventilační protokol, který zabraňuje usazování uhlíku na katalyzátoru.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý cyklus analýzy pod 5 minut,
• Výborná opakovatelnost a linearita,
• Robustní a spolehlivá konverze CO a CO₂ na metan,
• Odvětrávání interferujících složek prodlužuje životnost kolon a methanizeru,
• Metoda je použivatelná pro kontrolu kvality v rafinériích, v plynárenském sektoru i při výrobě palivových článků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se zaměří na integraci automatizovaných diagnostických nástrojů a on-line monitorování během provozu.
Možné je rozšíření metody o stanovení dalších stopových heterogenních sloučenin nebo kombinace s hmotnostní spektrometrií pro širší spektrum analýz.

Závěr

Metoda UOP 603-13 s AC methanizerem nabízí rychlou, přesnou a robustní analýzu stop CO a CO₂ v čistém vodíku a lehkých plynech.
Zavedením heart-cut ventilačního protokolu se minimalizuje údržba a maximalizuje stabilita měření i při vysokém obsahu metanu.

Reference

• UOP Method 603-13, PAC L.P., 2013