An Alternative Application for a Highly Oxygen-Selective Capillary GC Plot Column

Význam tématu

Analýza nízkomolekulárních sírových látek v reálných petrochemických matricích je kritická pro řízení kvality paliv a ochranu katalyzátorů před otrávením. Regulace emisí síry a omezení jejího obsahu ve zpracovatelských tocích patří mezi klíčové požadavky v rafinérském průmyslu a ochraně životního prostředí.

Cíle a přehled studie

Studie prezentuje alternativní využití kapilární GC kolony Agilent J&W GS-OxyPLOT pro selektivní retenci a rozlišení nízkomolekulárních sírových látek v komplexních uhlovodíkových matricích (benziny, C1–C4 procesní proudy). Cílem bylo demonstrovat posun retence sírových analytů mimo oblast eluce běžných uhlovodíků, a tím dosáhnout spolehlivé kvantifikace v nízkých ppm. Studie rovněž porovnává chování na standardní DB-1 kolóně a na kombinovaných sestavách DB-1 + GS-OxyPLOT.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly využity následující přístroje a podmínky:

• GC systém: Agilent 6890N Network GC
• Kolony:
  
  • Agilent J&W DB-1, 0,53 mm × 25 m, 1,0 µm
  • Agilent J&W GS-OxyPLOT, 0,53 mm × 10 m, 10 µm
• Detektory:
  
  • FID (H₂ 40 mL/min, Air 450 mL/min, N₂ makeup 30 mL/min)
  • FPD (H₂ 50 mL/min, Air 60 mL/min, N₂ makeup 60 mL/min)
• Nosné plyny: He nebo H₂, konstantní tok 3–4,7 mL/min
• Teplotní programy: 40 °C (0,1–3 min), 8–20 °C/min do 120 °C až 300 °C (3–5 min)
• Injekce: split 10:1 až 25:1, objem 1–25 µL, teplota 250 °C

Hlavní výsledky a diskuse

1) Na standardní DB-1 kolóně se eluce nízkomolekulárních sírových látek překrývala s frakcemi uhlovodíků v benzinu, což znemožňovalo přesnou kvantifikaci.
2) GS-OxyPLOT kolona významně prodlužuje retenci sírových sloučenin (merkaptany, sulfidy, disulfidy, thioly), zatímco většina uhlovodíků (kromě toluenu) eluuje dříve a je oddělena.
3) Kombinované sestavy DB-1 + GS-OxyPLOT poskytují selektivní rozlišení pro vzorky v plynných i kapalných matricích (N₂, n-butan) a umožňují detekci v rozsahu desítek µg/g.
4) Vzorky n-butanu a plynných směsí vykázaly dobrou retenci i při velkoobjemových injekcích bez nežádoucího šumu v základní linii.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost spolehlivě kvantifikovat nízkomolekulární sírové látky v komplexních uhlovodíkových tocích.
• Snížení interferencí od běžných uhlovodíků a zlepšení citlivosti v nízkých ppm.
• Optimalizace procesu rafinace a prevence otravy katalyzátorů.
• Flexibilita použití pro různé typy vzorků (kapaliny, plyny, zkapalněné plyny).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace selektivních PLOT kolon pro automatizované vysokopropustné analýzy síry v rafinérských tocích.
• Vývoj kombinovaných selektivních fází pro souběžnou detekci kyslíkatých a sírových heteroatomů.
• Implementace metod v normách pro kontrolu kvality paliv v souladu s přísnějšími emisními limity.
• Použití pokročilých detektorů (GC×GC, hmotnostní detekce) pro vyšší selektivitu a nižší detekční limity.

Závěr

Agilent J&W GS-OxyPLOT kolona prokázala výraznou selektivitu vůči nízkomolekulárním sírovým látkám, čímž umožnila jejich kvantifikaci v přítomnosti komplexních uhlovodíkových matric. Metoda nabízí jednoduchou cestu k přesné analýze v nízkých ppm a je vhodná pro široké spektrum procesních vzorků v petrochemii.

Reference

1. A. K. Vickers, GS-OxyPLOT: A PLOT Column for the GC Analysis of Oxygenated Hydrocarbons, Agilent Technologies, 5989-6447EN, 2007.
2. Yun Zou, Min Cai, Investigation of the Unique Selectivity and Stability of Agilent GC-OxyPLOT Columns, Agilent Technologies, 5989-8771EN, 2008.
3. ASTM D7059-04, Standard Test Method for the Determination of Methanol in Crude Oils by Multi-Dimensional Gas Chromatography, 2004.
4. J. March, Advanced Organic Chemistry: Mechanisms and Structure, 4th Ed., John Wiley & Sons, 1992.