An Improved Flame Photometric Detector for the Analysis of Dibenzothiophenes in Diesel, Distillates, and Feedstocks Using the Agilent 7890B Series GC

Význam tématu

Distribuce sirných sloučenin v palivech a surovinách má zásadní dopad na plnění přísných emisních norem a účinnost hydrotreatingu. Analýza třídy dibenzothiofenů je klíčová pro optimalizaci čisticích procesů a produkci paliv s nízkým obsahem síry.

Cíle a přehled studie / článku

Aplikace nové vysokoteplotní Flame Photometric Detector (FPD+) v kombinaci s plynovým chromatografem Agilent 7890B a CFT Deans switch k separaci a kvantifikaci dibenzothiofenů v naftě, lehké cyklové oleje (LCO) a krakovaných surovinách. Studie ukazuje využití dvoudimenzionální GC ke snížení koelučních efektů a zvýšení selektivity vůči sirným sloučeninám.

Použitá metodika a instrumentace

• Gas chromatograph Agilent 7890B Series s detektorem FPD+ (emisní blok až 150 °C, přenosová linie až 400 °C)
• Multimode Inlet (MMI) s programovaným vstupem 250–350 °C
• CFT Deans switch umožňující heart‐cut i backflush režimy
• Primární kolona HP-1 (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm) a sekundární DB-17HT (30 m × 0,25 mm, 0,15–0,25 µm)
• Parametry GC: konstantní průtoky, split režimy 25–150:1, teplotní programy 40–350 °C

Hlavní výsledky a diskuse

• Kalibrace 4,6-dimethyl-dibenzothiofenu (15,1 % S) pro koncentrace 1–100 ppm se sekundární lineární kvadradickou odezvou po odmocnění (R2 = 0,993)
• Vzorek legislativní nafty (max. 15 ppm S) obsahoval hlavně C2 a C3 dibenzothiofeny v oblasti 18–24 min (cca 1,5 ppm S)
• Ve vzorcích LCO identifikace C0–C4 alkylovaných dibenzothiofenů s rozdílnou distribucí podle typu suroviny (LCO1 vs. LCO2)
• Kombinace heart‐cut a backflush režimu umožnila analýzu krakovaného plynového oleje (C>50) bez poškození kolon a zkrácení doby analýzy

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší citlivost a selektivita detekce siry (2,5 pg S/s)
• Redukce koelučních efektů a quenchingu snižuje nejistotu výsledků
• Možnost rychlého zpětného flushu pro těžké frakce
• Podpora optimalizace hydrotreatingu a sledování sirných složek v průmyslových surovinách

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozvoj plnohodnotné 2D-GC a rychlých separací pro komplexní matrix
• Integrace hmotnostní detekce (GC×GC-MS) pro strukturální identifikaci sloučenin
• Vývoj nových fází kolon pro vylepšené rozlišení izomerů sirných látek
• Automatizace a vysokoprůchodová analýza surovinových proudů v reálném čase

Závěr

Vysokoteplotní FPD+ na platformě Agilent 7890B s CFT Deans switch prokázal vynikající schopnost detailní speciační analýzy alkylovaných dibenzothiofenů v naftě, lehkém cyklovém oleji a krakovaných frakcích. Použití heart‐cut i backflush režimů rozšiřuje možnosti analýzy těžkých surovin nad C50 a zvyšuje provozní efektivitu.

Reference

1. X. Ma, K. Sakanishi, I. Mochida, Hydrodesulfurization Reactivities of Various Sulfur Compounds in Diesel Fuel, Ind. Eng. Chem. Res. 1994, 33, 218-222.
2. S. Shin, H. Yang, K. Sakanishi, I. Mochida, D. Grudoski, J. Shinn, Inhibition and Deactivation in Staged Hydrodenitrogenation and Hydrodesulfurization of Medium Cycle Oil, Appl. Catal. A: Gen. 2001, 205, 101-108.
3. V. Thakkar, S. Abdo, V. Gembicki, J. McGehee, LCO Upgrading, UOP LLC, 2005.
4. X. Ma, K. Sakanishi, I. Mochida, Hydrodesulfurization Reactivities of Various Sulfur Compounds in Vacuum Gas Oil, Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 2487-2494.