The Determination of True Boiling Point data in Light hydrocarbon streams by Ultra Fast DHA and Fugacity Film model Software modelling

Význam tématu

Stanovení křivky skutečného bodu varu (True Boiling Point, TBP) je klíčové pro optimalizaci rafinačních procesů, kontrolu kvality a plnění regulačních požadavků u lehkých ropných frakcí. Tradiční fyzická destilace podle ASTM D86 je spolehlivá, ale pomalá, náročná na objem vzorku a riziková z hlediska bezpečnosti. Moderní chromatografické metody s TBP modelováním nabízejí výrazně rychlejší a efektivnější alternativy.

Cíle a přehled studie

Cílem předložené studie bylo ověřit schopnost ultra-rychlé DHA chromatografie v kombinaci s Fugacity-Film modelem predikovat TBP křivky pro lehké uhlovodíkové směsi. Metoda byla testována na vzorcích jako naphtha, alkylát a benzín, srovnána s referenčními daty ASTM D86 a hodnocena z hlediska rychlosti, přesnosti i spotřeby vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzy se využil plynový chromatograf Scion 436-GC vybavený injektorem S/SL v režimu stálého tlaku a detektorem FID. Teplotní program kolony SCION WCOT (10 m × 0,1 mm × 0,2 μm) simuloval rozdělení na D86 frakce. Jako nosný plyn sloužil helium při konstantním tlaku ~50 psi. Data se zpracovávala v software CompassCDS a StillPeaks DHA to D86, který na základě Fickova a Henryho zákona vytváří TBP křivku.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje výsledků během přibližně 6 minut oproti >30 minutám u ASTM D86. Korelace získaných TBP křivek s referenčními daty byla vyšší než 0,999, což potvrzuje vysokou shodu. Repeatabilita (2σ) se pohybovala pod 0,5 °C a při přibližování se finálnímu bodu varu mírně stoupala k ~1 °C. Spotřeba vzorku činí pouhé 2 ml, čímž se významně snižuje environmentální zátěž i riziko požáru.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda Ultra-Fast DHA s TBP modelováním přináší:

• Dramaticky zkrácený čas analýzy (6 vs. >30 minut).
• Výrazně nižší spotřebu vzorku (2 ml vs. 100 ml).
• Automatizaci a až desetinásobné zvýšení průchodnosti laboratoře.
• Snížení provozního rizika díky malé objemu hořlavého vzorku.
• Vysokou přesnost a opakovatelnost dat s korelacemi >0,999.

Budoucí trendy a možnosti využití

Postup má potenciál dalšího rozšíření a vylepšení:

• Rozšíření statistické studie pro plné naplnění regulačních požadavků na přesnost.
• Integrace metody do on-line monitoringu a procesní kontroly rafinerií.
• Adaptace na těžší uhlovodíkové frakce a speciální produkty.
• Rozvoj doprovodných softwarových modulů pro pokročilou predikci a optimalizaci produktových specifikací.

Závěr

Představená kombinace ultra-rychlé DHA chromatografie a Fugacity-Film modelování představuje slibnou a prakticky využitelnou alternativu k metodě ASTM D86 pro stanovení TBP křivek lehkých uhlovodíkových směsí. Hlavní přednosti spočívají v rychlosti, nízké spotřebě vzorku, vysoké přesnosti a možnostech automatizace.

Reference

1. ASTM International. Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products and Liquid Fuels (D86).
2. Scion Instruments. Application Note AN0038: Determination of True Boiling Point Data in Light Hydrocarbon Streams by Ultra-Fast DHA and Fugacity-Film Model Software Modelling.