Определение компонентов в топливе с помощью газового хроматографа с высоким разрешением
- Козин Николай
- 21 июля 2022
SCION Instruments предлагает решения для детального углеводородного анализа (ДУА). Топлива для двигателей с искровым зажиганием состоят из сотен углеводородных компонентов, которые определяют по методу ASTM D6729.
ASTM D6729 – стандарт определения компонентов топлива двигателей с искровым зажиганием с помощью газовой хроматографии высокого разрешения. В ASTM6729 в отличие от ASTM6730 не используют предколонку для предварительного разделения компонентов.
На рисунке 1 изображены газовые хроматографы SCION Instruments 4X6, которые решают аналитическую задачу методом ASTM D6729.Рисунок 1. Газовые хроматографы SCION Instruments 456 и 436
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Метод ASTM D6729 разработан для определения углеводородных компонентов в топливе двигателей с искровым зажиганием и кислородосодержащие топлива (МТБЭ, ЭТБЭ, этанол и т. д.) с температурой кипения до 225°C в диапазоне концентраций от 0,01 до 30 % по массе.
Большинство компонентов углеводородов хорошо разделяются и определяются, но есть несколько соединений, которые совместно элюируются:
1-метилциклопентан – бензол
м-ксилол – п-ксилол
н-тридекан – 1-метилнафталин
Хроматографы Scion 4X6 настроены полностью в соответствии с методами ASTM. Для лучшего разделения рекомендуется использовать метод ASTM D6729. На рисунке 2 показано разделение компонентов, близких по свойствам, с использованием стандартных образцов.
Рисунок 2. Хроматограммы разделения компонентов топлив.
В смеси с значительным содержанием олефинов (более 25 % по массе) может быть совместное элюирование, для таких топлив метод не подходит. Основным инструментом идентификации в таком случае является индекс удерживания Ковача. Использование этого индекса упрощает сравнение данных между несколькими системами. Этот метод преобразует времена удерживания в систему независимых параметров.
Другое достоинство индекса Ковача – достаточно двух параметров, которые его определяют (времена удерживания и число n-алканов). Для сравнения, время удерживания зависит от 6 факторов.
Ni - индекс Ковача для i-пика
n – число атомов углерода в n-алкана перед i-пиком
N – число атомов углерода в n-алкана после i-пика
ti – время удерживания
to – мертвое время
Инжектор |
С делением потока, 200:1, 250 °C |
Колонка |
Scion-DHA |
Oven Proram |
0 °C (15 мин), 1 °С/мин до 50 °С (0 мин), 2 °С/мин до 130 °С (0 мин) |
Газ-носитель |
Гелий |
Давление |
277 кПа |
Детектор |
ПИД с керамической форсункой, 300 °С |
|
Воздух: 300 мл/мин, H2: 30 мл/мин, N2: 30 мл/мин |
Объем пробы |
0.2 мл |
Автоподатчик |
8400 |
Программа |
Compass CDS |
Таблица 1. Конфигурация хроматографа.
Для определения индексов Ковача калибровочная смесь была заколота в хроматограф.
Рисунок 3. Индексы Ковача калибровочной смеси.
Найденные экспериментально индексы сравнивали с данными из базы и идентифицировали пики. На следующем шаге воспроизводимость проверяли семикратным заколом риформата в хроматограф. Спецификация в ASTM D6729 устанавливает значение стандартного отклонения не более чем 0.1. Данные приведены в таблице 2.
Таблица 2. Статистика заколов калибровочной смеси.
Образцы разных типов можно анализировать с помощью ДУА-метода SCION. На рисунке 4 приведена хроматограмма риформата. Группы соединений были определены и идентифицированы.
Рисунок 4. Хроматограмма риформата.
Для анализа хроматограмм использовали плагин CompassCDS Eclipse – дополнение к базовой программе, которое предоставляет необходимые для расчета инструменты. На рисунке 5 показан пример расшифрованной хроматограммы, и как можно использовать при расшифровке разные ASTM.
Рисунок 5. Расшифрованная хроматограмма образца топлива
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Scion Instruments предлагает надёжное, комплексное решение для метода ASTM D6729. Анализатор прост в обслуживании благодаря удобному пользовательскому интерфейсу и минимальному времени простоя.
Другой уникальной особенностью инструментов Scion 4X6-GC является возможность двумерного и даже трехмерного ДУА. Возможно добавить дополнительный канал согласно ASTM D6729, D6730, D6733, D5134 и других методов. При выборе трехканального анализатора ДУА необходимо использовать автоподатчик XYZ-типа, для задействования всех трех инжекторов, например, EST Flex или CTC PAL3.
_______________________________________________________________________
Хроматографическое оборудование SCION: