Parallel GC for Complete Refinery Gas Analysis

Význam tématu

Analýza složení rafinérních plynů je klíčová pro optimalizaci výrobních procesů, kontrolu kvality paliv a efektivní využití plynné frakce jako suroviny nebo zdroje energie. Rychlá, přesná a komplexní chromatografická metoda dovoluje sledovat široké spektrum složek včetně permanentních plynů, lehkých uhlovodíků a sírových sloučenin během několika minut.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem popsané aplikace je demonstrovat konfiguraci jednoho plynového chromatografu Agilent 7890A s třemi paralelními kanály pracujícími současně. Metoda umožňuje kompletní analýzu rafinérních plynů v šesti minutách, s vysokým rozlišením a širokou linearitou, včetně měření vodíku, dusíku, kyslíku, CO, CO₂, H₂S, COS a uhlovodíků do frakce C5 a skupiny C6+.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci se používají tři kanály GC:

• FID kanál pro lehké uhlovodíky (C1–C5) na kapilárním DB-1 a HP-PLOT Al₂O₃ sloupci s programem teploty od 60 °C do 190 °C.
• Dva TCD kanály pro permanentní plyny:
  
  • B-TCD (He carrier) pro O₂, N₂, CO, CO₂ a další stálé plyny na sadě HayeSep Q a molekulárního síta 5A.
  • C-TCD (N₂ nebo Ar carrier) pro zlepšenou detekci H₂ a He na prekoloně HayeSep Q a molekulárním sítu 5A.

Novinkou je unijní konektor pro kapiláry, který významně zlepšuje tvar špiček a usnadňuje montáž.

Hlavní výsledky a diskuse

Srovnání tradičního a nového konektoru prokázalo citelné zkvalitnění špiček uhlovodíků. Kalibrační směsi ukázaly vysokou opakovatelnost (RSD do 0,1 % pro časy i plochy). Chromatogramy tří kanálů demonstrovaly separaci 28 sloučenin rafinérního plynu za 6 minut. Analýza zemního plynu potvrzuje univerzálnost metody. Díky nastavitelným časům zpětného proplachu lze flexibilně definovat skupiny C6+, C7+ nebo neprovádět proplach a rozdělit až do C9.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní šestiminutová analýza rafinérních plynů na jednom GC.
• Simultánní měření permanentních plynů a uhlovodíků s optimalizovanou citlivostí pro vodík.
• Možnost analýzy H₂S a COS přidáním prodlevy v proplachu, bez nutnosti měnit hardware.
• Automatizované výpočty vlastností plynů a sestavování zpráv podle norem ASTM, GPA nebo ISO.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření online monitorování rafinérních procesů s plně automatizovanou GC analýzou, integrace s pokročilými datovými platformami a vývoj kompaktních vícekanálových systémů. Potenciál je i ve spojení s hmotnostní spektrometrií a dalšími selektivními detektory pro rozšíření rozsahu detekovatelných látek.

Závěr

Navržená konfigurace Agilent 7890A s třemi paralelními kanály umožňuje rychlou, přesnou a flexibilní analýzu rafinérních plynných směsí. Díky optimalizovanému uspořádání kolonek, detektorů a unijnímu kapilárnímu konektoru je možné vyhovět požadavkům průmyslové QA/QC i výzkumných laboratoří.

Reference

1. ASTM D1945-03 Standard Test Method for Analysis of Natural Gas by Gas Chromatography, ASTM International.
2. ASTM D1946-90 (2006) Standard Practice for Analysis of Reformed Gas by Gas Chromatography, ASTM International.
3. UOP 539 Refinery Gas Analysis by Gas Chromatography, ASTM International.