一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀的製作方法
2023-12-06 07:53:51 1
一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀，該氣相色譜儀包括一個六通閥、一個十二通閥、三根色譜柱、兩個定量管、兩個三通截止閥及FID檢測器，通過閥柱切換技術同時分別測定汽油柴油催化裂化產物中的C1~C5輕烴組分及C6+高碳烴組分。本發明的氣相色譜儀可應用於煉油廠、大專院校對催化裂化反應機理的研究等方面，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉。
【專利說明】一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分析催化裂化產物的儀器，尤其涉及一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀。
【背景技術】
[0002]汽油柴油催化裂化反應作為裂化催化劑性能評價及機理研究的一種常用手段，其產物組分複雜、跨度大，主要含有永久氣體、CfC5的輕烴、C6及以上的高碳烴，在選用單一的汽油柴油模型組分如C6?C16中的某種烷烴或烯烴作為原料時，其裂化產物主要為CfC5的輕烴及C6+的高碳烴，對這些組分尤其CfC5輕烴組分的分離分析對於研究裂化機理具有重要的現實意義。Cf C5輕烴組分沸點較低，性質相近，尤其對C4烯烴的分析難度較大，目前主要採用Al2O3填料的色譜柱對Cf C5輕烴組分進行分離分析，但Al2O3柱無法分析C6及以上組分，同時C6+高碳烴組分易被Al2O3柱吸附，從而降低Al2O3柱的分離性能。而用來分析C6及以上組分一般選用弱極性矽氧烷填料的色譜柱，無法實現對CfC5輕烴組分的分離。因此，工業上一般採用多臺氣相色譜儀或多閥多柱多檢測器的多維氣相色譜儀對其進行分析。《分析試驗室，2011，30(11): 121》採用三臺氣相色譜儀分析汽油裂化產物，其中一臺氣相色譜儀用於分析永久氣體，另兩臺分別用於分析CrC5的輕烴及C6及以上的高碳烴。但其在檢測汽油柴油催化裂化產物全烴組分時，需用到兩臺氣相色譜儀，存在開發成本高、佔用空間大、需要多個化學工作站對數據進行處理等缺點。儘管一臺配有兩閥三柱雙FID檢測器的二維氣相色譜儀可實現對上述產物的分析，但因其需要兩個FID檢測器，使得整個系統較為複雜，開發成本仍較高。截至目前，尚未有採用單FID檢測器、僅靠閥切換技術、單次程序升溫來實現分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是彌補已有技術的不足，提供一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀，採用單FID檢測器、僅靠閥切換技術、單次程序升溫來實現對汽油柴油催化裂化產物全烴組分的分析，包括對Cf C5、C6及以上組分的分析。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀，特點是該色譜儀包括一個六通閥、一個十二通閥、三根色譜柱、兩個定量管、兩個三通截止閥及FID檢測器，所述六通閥的第一通道與第一個三通截止閥右路相連，第一個三通截止閥的中路與載氣管線相連，六通閥的第二通道與十二通閥的第一通道相連，六通閥的第三、第六通道分別與第一定量管的兩端相連，六通閥的第五、第四通道為樣品的出入口 ；十二通閥的第二通道與第一根色譜柱的一端相連，第一根色譜柱的另一端與第二個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，十二通閥的第五與第八通道之間接有第三根色譜柱即預切反吹色譜柱，十二通閥的第七、第六通道依次為輔助氣的出入口，十二通閥的第九、第十二通道分別與第二定量管的兩端相連，十二通閥的第十一、第十通道為樣品的出入口，第二根色譜柱的另一端與第二個三通截止閥的右路相連，第二個三通截止閥的中路同FID檢測器相連。
[0005]所述六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和十二通閥之間的管線均置於恆溫加熱箱中，所述三根色譜柱置於柱箱中，恆溫加熱箱和柱箱的溫度範圍為室溫~350°C。
[0006]所述第一根色譜柱為用於分析C6+組分的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱，第二根色譜柱為用於分析Cf C5組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，第三根色譜柱即預切反吹色譜柱為長2 m的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱。
[0007]所述色譜柱也可選用相同填料的填充色譜柱。
[0008]本發明的氣相色譜儀僅採用一個FID檢測器、一次程序升溫、通過調節閥切換時間來實現對汽油柴油催化裂化產物全烴組分的分析，最後經色譜工作站進行數據處理。
[0009]本發明的氣相色譜儀的製作只需將市場上通用的單進樣口和單FID檢測器的氣相色譜儀進行改裝，在氣相色譜儀的上方加裝一個恆溫加熱箱和一路輔助氣，將三通截止閥、六通閥、十二通閥及定量管等管線置於恆溫加熱箱中，採用1/16英寸的316不鏽鋼管線將柱箱中的色譜柱連接至恆溫加熱箱中的各個閥的相應位置上。[0010]本發明的氣相色譜儀在分析汽油柴油催化裂化產物時，主要分析C1~ C5的輕烴組分及C6+的高碳烴組分，先分析Cf C5的輕烴組分，然後分析C6+的高碳烴組分。其中，在高碳烴分析中，CfC5的輕烴組分也會出峰，但較多組分會以組峰形式出現，C1~ C5的總峰面積僅用作計算原料的轉化率。
[0011]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
(1)同以往的需要兩個FID檢測器的氣相色譜儀相比，本發明只需一臺配置一個FID檢測器的氣相色譜儀就可實現對汽油柴油催化裂化產物中烴類組分的全分析；
(2)首次將十二通閥運用到模塊化閥柱色譜系統中，替代傳統的六通閥，集採樣、反吹和柱選擇等用途於一體，不僅極大節約了成本，操作也趨於簡單化。
[0012]本發明的氣相色譜儀特別適合煉油廠及大專院校對催化裂化機理的研究等方面，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明待機反吹狀態及分析C6+高碳烴組分的結構示意圖；
圖2為本發明採集Cf C5輕烴組分的結構示意圖；
圖3為本發明分析Cf C5輕烴組分的結構示意圖；
圖4為本發明採集C6+高碳烴組分的結構示意圖；
圖5為本發明分析正辛烯催化裂化產物全烴組分的色譜圖。
【具體實施方式】
[0014]參閱圖1，本發明包括一個六通閥、一個十二通閥、三根色譜柱、兩個定量管、兩個三通截止閥及FID檢測器；載氣和輔助氣均選用高純氮氣；FID檢測器為市場上通用的火焰離子化檢測器；使用時需與色譜工作站連接，色譜工作站可選用市場上通的色譜工作站，比如浙江智達N2000或N3000。[0015]本發明六通閥的通道I與三通截止閥I右路相連，三通截止閥I的中路與載氣管線相連，六通閥的通道2與十二通閥的通道21相連，六通閥的通道3和6分別與定量管I的兩端相連，六通閥的通道5和4為樣品I的出入口，十二通閥的通道22與色譜柱I的一端相連，色譜柱I的另一端與三通截止閥2的左路相連，十二通閥的通道23與三通截止閥I的左路相連，十二通閥的通道24與色譜柱2的一端相連，十二通閥的通道25和28之間接有色譜柱3即預切反吹色譜柱，十二通閥的通道27和26依次為輔助氣的出入口，十二通閥的通道29和32分別與定量管2的兩端相連，十二通閥的通道31和30為樣品2的出入口，色譜柱2的另一端同三通截止閥2的右路相連，三通截止閥2的中路同FID檢測器相連，檢測器的信號經色譜工作站進行處理。
[0016]所述六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和十通閥之間的管線均置於恆溫加熱箱中，所述三根色譜柱置於氣相色譜儀的柱箱中，恆溫加熱箱和柱箱的控溫範圍為室溫?350°C。
[0017]所述色譜柱I為用於分析C6+組分的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱，選用HP-5，規格為60 m (長)* 0.32 mm (外徑)* 0.25 Mm (膜);色譜柱2為用於分析CfC5組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，選用HP-AL/S，規格為50 m (長)* 0.53 mm (夕卜徑)* 15 Mm (膜);色譜柱3即預切反吹色譜柱為長2 m的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱，選用HP-1，規格同色譜柱1，從長60 m的柱子上截取2 m作為色譜柱3。
實施例
[0018]參閱圖1，儀器處於待機反吹狀態，載氣N2迴路為:載氣入口 一三通截止閥I中路—三通截止閥I右路一六通閥通道I —六通閥通道2 —十二通閥通道21 —十二通閥通道
22—色譜柱I —二通截止閥2左路一二通截止閥2中路一FID檢測器；樣品I迴路為:六通閥通道4 —六通閥通道3 —定量管I —六通閥通道6 —六通閥通道5 ;樣品2迴路為:十二通閥通道30 —十二通閥通道29 —定量管2 —十二通閥通道32 —十二通閥通道31 ;反吹迴路為:輔助氣一十二通閥通道26 —十二通閥通道25 —色譜柱3 —十二通閥通道28 —十二通閥通道27 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱2再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I左路一十二通閥通道23 —十二通閥通道24 —色譜柱2 —三通截止閥2右路。
[0019]參閱圖2，切換十二通閥和三通截止閥2，實現Cf C5輕烴組分的在線採樣，載氣N2迴路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I右路一六通閥通道I—六通閥通道2 —十二通閥通道21 —十二通閥通道32 —定量管2 —十二通閥通道29 —十二通閥通道28 —色譜柱3 —十二通閥通道25 —十二通閥通道24 —色譜柱2 —三通截止閥2右路一三通截止閥2中路一FID檢測器；樣品I迴路同圖1 ;樣品2迴路為:十二通閥通道30 —十二通閥通道31 ;反吹迴路為:輔助氣一十二閥通道26 —十二通閥通道27 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱I再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I左路一十二通閥通道
23—十二通閥通道22 —色譜柱I —二通截止閥2左路。
[0020]參閱圖3，切換三通截止閥I和十二通閥，實現Cf C5輕烴組分的分析，載氣N2迴路為:載氣入口 一三通截止閥I中路一三通截止閥I左路一十二通閥通道23—十二通閥通道24 —色譜柱2 —二通截止閥2右路一二通截止閥2中路一FID檢測器；樣品I迴路、樣品2迴路和反吹迴路同圖1 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱I再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I右路一六通閥通道I —六通閥通道2 —十二通閥通道21 —十二通閥通道22 —色譜柱I —三通截止閥2左路。
[0021]參閱圖4，切換三通截止閥1、六通閥和三通截止閥2，實現C6+重組分的採樣，載氣N2迴路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I右路一六通閥通道I —六通閥通道6 —定量管I —六通閥通道3 —六通閥通道2 —十二通閥通道21 —十二通閥通道22 —色譜柱I —三通截止閥2左路一三通截止閥2中路一FID檢測器；樣品I迴路為:六通閥通道4 —六通閥通道5 ;樣品2迴路和反吹迴路同圖1 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱2再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I左路一十二通閥通道23 —十二通閥通道
24—色譜柱2 —二通截止閥2右路。
[0022]如圖5所示，分析正辛烯催化裂化產物全烴組分的色譜圖是在以下條件下實現的:恆溫加熱箱的溫度設置為180°C ;柱箱的升溫程序為60°C停留3 min,以10 °C /min升溫至100 V，停留15 min，再以20°C /min升溫至180 V ;在切換十二通閥和三通截止閥2至如圖2所示位置時開始啟動色譜儀的運行程序；待色譜程序運行0.5 min後切換三通截止閥I和十二通閥至如圖3所示位置；待色譜程序運行8.8 min後切換三通截止閥1、六通閥和三通截止閥2至如圖4所示位置；待色譜程序運行9.3 min後切換六通閥至如圖1所示位置，直至色譜程序運行結束。
【權利要求】
1.一種分析汽油柴油催化裂化產物全烴組分的氣相色譜儀，其特徵在於該色譜儀包括一個六通閥、一個十二通閥、三根色譜柱、兩個定量管、兩個三通截止閥及FID檢測器，所述六通閥的第一通道與第一個三通截止閥右路相連，第一個三通截止閥的中路與載氣管線相連，六通閥的第二通道與十二通閥的第一通道相連，六通閥的第三、第六通道分別與第一定量管的兩端相連，六通閥的第五、第四通道為樣品的出入口 ；十二通閥的第二通道與第一根色譜柱的一端相連，第一根色譜柱的另一端與第二個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，十二通閥的第五與第八通道之間接有第三根色譜柱即預切反吹色譜柱，十二通閥的第七、第六通道依次為輔助氣的出入口，十二通閥的第九、第十二通道分別與第二定量管的兩端相連，十二通閥的第十一、第十通道為樣品的出入口，第二根色譜柱的另一端與第二個三通截止閥的右路相連，第二個三通截止閥的中路同FID檢測器相連。
2.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特徵在於所述六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和十二通閥之間的管線均置於恆溫加熱箱中，所述三根色譜柱置於柱箱中，恆溫加熱箱和柱箱的溫度範圍為室溫?350°C。
3.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特徵在於所述第一根色譜柱為用於分析C6+組分的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱，第二根色譜柱為用於分析Cf C5組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，第三根色譜柱即預切反吹色譜柱為長2 m的5%苯基95%甲基聚矽氧烷擔體的毛細管色譜柱。
【文檔編號】G01N30/88GK103940938SQ201410135070
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】薛青松, 張繼東, 孫明星, 王一萌, 何鳴元 申請人:華東師範大學, 上海出入境檢驗檢疫局工業品與原材料檢測技術中心