Using a New Gas Phase Micro-Fluidic Deans Switch for the 2-D GC Analysis of Trace Methanol in Crude Oil by ASTM Method D7059

Význam tématu

Stanovení stop metanolu v surové ropě je klíčové pro zajištění bezpečného a efektivního rafinačního procesu. Metanol se přidává k ropě jako inhibitior tvorby hydrátů, ale jeho přítomnost i v jednotkách až stovkách ppm může negativně ovlivnit další zpracování a kvalitu produktů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo adaptovat a zlepšit metodiku ASTM D7059 pro analýzu metanolu v komplexním matrici surové ropy pomocí dvourozměrné srdcové (heart-cutting) plynové chromatografie. Klíčovým prvkem byla implementace nového mikrofluidního Deansova spínače pro spolehlivější, rychlejší a citlivější separaci.

Použitá instrumentace

• Agilent 6890N GC s EPC kontrolou
• Split/splitless vstup (7:1, 325 °C)
• Pneumatický řídicí modul (PCM)
• Dva plamenoionizační detektory (FID)
• Automatický vzorkovač Agilent 7683 (ALS)
• Mikrofluidní Deansův spínač (G2855B)
• Software Agilent ChemStation pro řízení a integraci dat
• Primární kolona DB-1 (10 m × 0,53 mm, 5 µm) a sekundární CP-Lowox (10 m × 0,53 mm)

Metodika

Vzorky surové ropy byly připraveny podle ASTM D7059: 5 g ropy směšováno s 5 mL toluenu obsahujícího 1000 µg/g 1-propanolu jako interní standard. Bylo stanoveno srdcové řezání na 1,70–2,35 min mezi DB-1 a Lowox kolony. Program teploty pece: 150 °C po 3 min, nárůst 20 °C/min do 300 °C a držení 5 min. Kalibrace proběhla na sedmi standardech metanolu (5–1000 ppm) s konstantní úrovní ISTD (500 ppm). Prodetekční limit byl ověřen při 1 ppm metanolu dosažením signál/šum 5:1.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém dosáhl linearity kalibrace R2 > 0,9999 dle požadavku ASTM. Retenční časy metanolu a 1-propanolu na Lowox koloně byly 4,72 a 6,38 min. Kontrolní vzorky s 15 ppm a 670 ppm metanolu vykázaly výsledky uvnitř tolerance ±5 ppm, resp. ±35 ppm. Zavedením zpětného proplachu primární kolony po 7 min se výrazně zkrátila doba analýzy a minimalizovalo zanášení.

Přínosy a praktické využití

Nový mikrofluidní spínač nabízí čtyřikrát nižší tepelnou hmotu a homogenní ohřev bez studených míst, minimalizaci mrtvých objemů a rizika úniků díky pevným kovovým fitinkám. To zvyšuje citlivost a spolehlivost separace stopových organických sloučenin v náročných matricích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj micro-fluidních prvků v 2-D GC směřuje k ještě menší integraci, rychlejším analýzám a širšímu nasazení v petrochemii, ochraně životního prostředí a farmaceutickém průmyslu. Kombinace s pokročilými detektory a automatizovanými systémy slibuje další zvýšení produktivity a citlivosti.

Závěr

Implementace mikrofluidního Deansova spínače v metodice ASTM D7059 prokázala vynikající výkon při separaci a kvantifikaci metanolu v surové ropě. Zkrácení doby analýzy, snížení mrtvého objemu a robustnost spoje přispívají k širšímu využití 2-D GC v kvalitativní a kvantitativní petrochemické analýze.

Reference

1. ASTM D7059, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 05.04, Petroleum Products and Lubricants (IV), ASTM, West Conshohocken, PA, USA.
2. McCurry J.D., Quimby B.D., Two-dimensional Gas Chromatographic Analysis of Components in Fuel and Fuel Additives Using a Simplified Heart-Cutting GC System, J. Chromatogr. Sci., 2002, 41(10): 524–527.