The Determination of C2 to C5 Hydrocarbons in Finished Gasolines using the PerkinElmer Clarus 680 GC with Swafer Technology

Význam tématu

Analýza nízkomolekulárních C2–C5 uhlovodíků v palivech je klíčová pro regulaci kvality, kontrolu emisí a optimalizaci palivových směsí. Přítomnost ethanolu a dalších přísad vyžaduje robustní metodu, která odfiltruje těžší či polárnější komponenty a umožní spolehlivou kvantifikaci lehkých alifatických frakcí.

Cíle a přehled studie

Metoda ASTM D2427-06 je aplikována na hotová benziny, depentanizovaná dle D2001-07, za účelem stanovení C2–C5 uhlovodíků. Cílem bylo modernizovat postup pomocí kapilárních kolon a Swafer technologie pro zkrácení doby analýzy a zvýšení datové kvality. Studie rovněž ověřila aplikovatelnost na jiné matrice, např. lehké ropné destiláty.

Použitá metodika a instrumentace

Použitá instrumentace

• PerkinElmer Clarus 680 GC
• Swafer zařízení v konfiguraci S6 s fúzovanou křemennou trubičkou (60 cm × 0,1 mm) jako midpoint restrictor
• Předkolona: Elite Wax (30 m × 0,25 mm × 0,5 µm)
• Analytická kolona: Al₂O₃ PLOT (50 m × 0,32 mm)
• Detektor: FID při 200 °C (H₂ 45 mL/min, vzduch 450 mL/min)
• Řídicí software: Swafer Utility Software
• Použité plyny: vodík (nosič), vzduch

Metodika

• Oven: 40 °C (2 min), 10 °C/min do 180 °C, hold 5 min
• Injektor: split 100 mL/min při 180 °C, injekce 0,3 µL autosamplerem
• Backflush: po 1,72 min snížení inlet pressure (21 psi → 5 psi) a navýšení midpoint pressure (10 psi → 16 psi)
• Kalibrace: externí standard 1,3 % m/m n-pentan v toluenu, response factors upravené pomocí RGS směsi dle ASTM D2427-06

Hlavní výsledky a diskuse

• Prekolona eluuje C2–C5 komponenty do 1,7 min, následná reverze proudu vrací těžší složky do splitu
• Optimalizace tlaků umožnila vyšší efektivitu PLOT kolony bez ztráty separační schopnosti
• Chromatogramy RGS a vzorků benzinu prokázaly úplné oddělení bez interference aromátů či ethanolu
• Reprodukovatelnost retenčních časů i kvantitativních výsledků (n=10) výrazně překročila požadavky ASTM D2427 (RSD ≤ 0,2 %)
• Aplikace na lehký ropný destilát potvrdila univerzálnost metody – těžší frakce jsou plně retenovány v prekoloně

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená propustnost: doba analýzy zkrácena z >60 min na 20 min, cyklus <24 min
• Snížení nákladů: eliminace heliové nosiče, použití vodíku jako nosiče
• Robustnost: odfiltrování aromátů a ethanolu zajišťuje opakovatelnost i v různorodých matricích
• Univerzálnost: možnost rozšíření pro vyšší uhlovodíky

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s hromadnou spektrometrií (GC–MS) pro detailní identifikaci složek
• Automatizace a vysokoprůtoková platforma pro online monitoring rafinérských procesů
• Rozšíření spektra analyzovaných látek o vyšší uhlovodíky a sloučeniny s heteroatomy
• Využití pokročilých kapalinových nosičů a dvoufázových metod pro optimalizaci citlivosti

Závěr

Popisovaná kombinace moderních kapilárních kolon a Swafer backflush technologie představuje efektivní, rychlou a robustní metodu pro stanovení C2–C5 uhlovodíků v palivech i dalších komplexních matricích. Díky optimalizaci tlaků a rychlému režimu GC je možné dosáhnout vysoké výkonnosti, reprodukovatelnosti a analytické přesnosti v rámci požadavků ASTM D2427.

Reference

• ASTM D2427-06: Standard test method for vapor pressure of gasoline and petroleum distillates (dry method)
• ASTM D2001-07: Standard test method for separation of light hydrocarbons from gasoline (pentane separation)
• ASTM D2789-95(2005): Standard test method for determination of hydrocarbon types in finished gasoline by mass spectrometry