Oxygenates in Fuels –Analysis Solutions From Trace Levels to Ethanol Fuels

Význam tématu

Monitorování stopových kyslíkatých sloučenin (éterů, alkoholů) je nezbytné pro kontrolu kvality surovin, meziproduktů i finálních paliv. Přispívá k dodržení legislativních norem, optimální funkci motorů a snižování emisí.

Cíle a přehled studie

• Rozšíření a zhodnocení tří ASTM metod pro stanovení stopových kyslíkatých sloučenin (D7059, D7423, navrhovaná metoda pro benziny) a metody D5501 pro ethanol.
• Předvedení multidimenzionální GC s selektivními kolonami a hardwarem (rotační ventil, fluidický přepínač) pro separaci v prostředí bohatém na uhlovodíky.
• Vyhodnocení citlivosti, přesnosti a opakovatelnosti na modelových i reálných palivových vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

• Multidimenzionální plynová chromatografie na platformě Agilent 7890A GC.
• Kolony první dimenze: DB-1 nebo HP-5 (30 m × 0,53 mm × 1 µm).
• Kolony druhé dimenze: GS-OxyPLOT nebo LowOX (10 m × 0,53 mm).
• Hardware: rotační ventil nebo fluidický přepínač (Deans switch) a kapilární Flow Technology.
• Detekce pomocí FID při teplotách 275–300 °C, nosný plyn helium.
• Metody: D7059 pro metanol v surové ropě, D7423 pro C2–C5, navrhovaná metoda pro benziny s 1–15 % ethanolu, D5501 pro denaturovaný ethanol.

Hlavní výsledky a diskuse

• Efektivní separace klíčových kyslíkatých sloučenin (éterů, alkoholů, aldehydů) od uhlovodíků díky selektivním kolonám a 2D GC.
• Posun retenčních časů při odlišné koncentraci ethanolu, což vyžaduje kalibraci a optimalizaci integrace píků.
• Vynikající opakovatelnost a nízké RSD (0,2–2 %) na modelových QA/QC vzorcích s vysokými i nízkými koncentracemi.
• Přesné stanovení obsahu ethanolu a metanolu v mezních mezích pro normy D4806, D5501 a D5798.

Přínosy a praktické využití metody

• Zajištění souladu s ASTM standardy pro kvalitu palivového etanolu a reformulovaných benzinů.
• Možnost sledování kontaminace metanolem, étery a vyššími alkoholy v distribučních a výrobních tocích.
• Snadné nasazení v laboratořích QA/QC a výzkumných ústavech díky předkonfigurovaným řešením Agilent.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj fluidických přepínačů pro zkrácení doby analýzy a zvýšení citlivosti.
• Integrace s hmotnostní spektrometrií pro potlačení interferencí a rozšíření detekčního spektra.
• Automatizace přípravy vzorků a on-line monitorování kvality paliv přímo v distribuční síti a rafineriích.

Závěr

Multidimenzionální GC s cílenými kolonymi a flexibilními přepínacími systémy umožňuje spolehlivé stanovení stopových kyslíkatých složek v palivech, splňuje požadavky ASTM norem a nabízí robustní nástroj pro rutinní i výzkumné aplikace.

Reference

• ASTM D7059-09 Standard Test Method for Determination of Methanol in Crude Oils by Multidimensional Gas Chromatography
• ASTM D7423-09 Standard Test Method for Determination of Oxygenates in C2, C3, C4, and C5 Hydrocarbon Matrices by Gas Chromatography and Flame Ionization Detection
• Proposed ASTM method for determination of trace oxygenates in finished gasoline by multidimensional gas chromatography
• ASTM D5501-09 Standard Test Method for Determination of Ethanol Content of Denatured Fuel Ethanol by Gas Chromatography
• ASTM D4806 Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasoline
• ASTM D5798 Standard Specification for Fuel Ethanol for Automotive Spark-Ignition Engines (E75–E85)