汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀的製作方法
2023-12-06 07:49:56 1
汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀，該氣相色譜儀採用三通截止閥、六通閥、八通閥、色譜柱及單FID檢測器組合，通過閥柱切換同時分別測定C1~C5低碳烴組分和汽油柴油催化裂化產物的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】汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分析催化裂化產物的分析儀器，尤其涉及汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀。
【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、01~05的低碳烴及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01~05的低碳烴及C6+的高碳烴，對這些組分尤其Cf C5低碳烴組分的定性定量分析對於研究裂化機理具有重要的現實意義。CfC5低碳烴組分沸點較低，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低碳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Cf C5低碳烴組分的分離。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CfC5的低碳烴及C6及以上的高碳烴。但其在檢測汽油柴油催化裂化產物烴類組分時，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。從已公開的資料看，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烴類組分的氣相色譜儀。
[0003]中國專利申請:201410135070.8 ；201420162899.2採用三通截止閥、六通閥、十二通閥及單FID檢測器組合，通過閥柱切換技術同時分別測定Cf C5低碳烴組分和汽油柴油催化裂化產物的C6+高碳烴組分。但其需要一路輔助氣、一根預切反吹色譜柱，同時十二通閥的設計和配置也相對複雜。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是彌補已有技術的不足，提供一種汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀，採用三通截止閥、六通閥、八通閥和單FID檢測器組合，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烴類組分的分析，包括對Cf C5、C6及以上組分的分析。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀，其特點是該色譜儀包括一個六通閥、一個八通閥、兩個三通截止閥、兩根色譜柱、兩個定量管及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八通閥的第一通道相連，六通閥的第三、第六通道分別與第一根定量管的兩端相連，六通閥的第五、第四通道為第一樣品的出入口 ；八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，八通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，八通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，八通閥的第五、第八通道分別與第二根定量管的兩端相連，八通閥的第七、第六通道為第二樣品的出入口，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與FID檢測器相連。
[0006]所述六通閥、八通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和八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控溫範圍為室溫~350 °C。
[0007]所述色譜柱中，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。
[0008]上述兩根色譜柱也可選用相同填料的填充色譜柱。
[0009]所述第一樣品入口管線同汽油柴油催化裂化尾氣出口直接相連，尾氣出口至第一樣品入口間管線置於恆溫加熱帶中，加熱帶的控溫範圍為120~350 °C。
[0010]所述第二樣品入口管線同經氣液分離後的汽油柴油催化裂化尾氣出口直接相連。
[0011]本發明的氣相色譜儀僅採用一路載氣、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烴類組分的分析。
[0012]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，將三通閥截止閥、六通閥、八通閥及定量管等管線置於上述恆溫加熱箱中，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。
[0013]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Cf C5的低碳烴組分及C6+的高碳烴組分，先分析Cf C5的低碳烴組分，然後分析C6+的高碳烴組分。其中，在高碳烴分析中，CfC5的低碳烴組分也會出峰，但較多組分會以組峰形式出現，01~05的總峰面積僅用作計算原料的轉化率。
[0014]本發明同已公開的技術相比，具有以下優點:
(O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路載氣、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)首次將八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。
[0015]本發明與中國專利申請:201410135070.8 ；201420162899.2相比，汽油柴油催化
裂化尾氣在經氣液分離後再接入第二樣品通道，不需要預切反吹色譜柱，採用八通閥代替十二通閥，且只需一路載氣，製作成本再次大幅度降低。
[0016]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】
[0017]圖1為本發明待機狀態的結構示意圖； 圖2為本發明採樣及分析Cf C5輕烴組分的結構示意圖；
圖3為本發明採樣及分析C6+重組分的結構示意圖；
圖4為本發明趕掉滯留在Al2O3柱中的少量C6+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烴類組分的色譜圖。
【具體實施方式】
[0018]參閱圖1，本發明的分析汽油柴油催化裂化產物的氣相色譜儀包括載氣壓力流量控制部分、一個六通閥、一個八通閥、三通截止閥1、三通截止閥2、色譜柱1、色譜柱2、定量管1、定量管2及FID檢測器。所述六通閥的通道I同三通截止閥I右路相連，三通截止閥I的中路同載氣管線相連，六通閥的通道2同八通閥的通道21相連，六通閥的通道3和6分別同定量管I的兩端相連，六通閥的通道5和4分別為樣品I的出入口，八通閥的通道22同色譜柱I的一端相連，色譜柱I的另一端同三通截止閥2的左路相連，八通閥的通道23同三通截止閥I的左路相連，八通閥的通道24同色譜柱2的一端相連，八通閥的通道25和28分別同定量管2的兩端相連，八通閥的通道27和26分別為樣品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。
[0019]所述六通閥、八通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和八通閥之間的管線均置於恆溫加熱箱中，所述兩根色譜柱置於柱箱中，恆溫加熱箱和柱箱的控溫範圍為室溫?350 V。
[0020]所述色譜柱中，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 (外徑)* 15 Mm (膜)。
[0021]汽油柴油裂解尾氣直接接入樣品I的入口，氣液分離後的汽油柴油裂解尾氣接入樣品2的入口 ；從汽油柴油裂解氣出口至樣品I入口間的管線採用恆溫加熱帶保溫，恆溫加熱帶的溫度為120?350°C。
實施例
[0022]參閱圖1，儀器處於待機狀態，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 —八通閥通道21 —八通閥通道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3 —定量管I—六通閥通道6 —六通閥通道5 ;樣品2迴路為:八通閥通道26 —八通閥通道25 —定量管2 —八通閥通道28 —八通閥通道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左路一八通閥通道23 —八通閥通道24 —色譜柱2 —三通截止閥2右路。
[0023]參閱圖2，切換八通閥和三通截止閥2至如圖2所示位置實現Cf C5輕烴組分的在線採樣及分析，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右路一六通閥通道I —六通閥通道2 —八通閥通道21 —八通閥通道28 —定量管2 —八通閥通道25 —八通閥通道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:八通閥通道26 —八通閥通道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左路一八通閥通道23 —八通閥通道22 —色譜柱I —二通截止閥2左路。
[0024]參閱圖3，切換六通閥、八通閥和三通截止閥2至如圖3所示位置實現C6+重組分的採樣及分析，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 —八通閥通道21 —八通閥通道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左路一八通閥通道23 —八通閥通道24 —色譜柱2 —二通截止閥2右路。
[0025]參閱圖4，切換三通截止閥1、六通閥、三通截止閥2至如圖4所示位置實現對色譜柱2的吹掃，趕掉滯留在Al2O3柱中的少量C6+組分，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左路一八通閥通道23 —八通閥通道24 —色譜柱2 —三通截止閥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迴路同圖1 ;在柱選擇中從二通截止閥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 —八通閥通道21 —八通閥通道22 —色譜柱I —三通截止閥2左路。
[0026]如圖5所示，分析正辛烯催化裂化產物烴類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°C，停留15 min，再以20°C /min升溫至180°C，停留3 min ;在切換八通閥和三通截止閥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8.8 min後切換六通閥、八通閥和三通截止閥2至如圖3所示位置；待色譜程序運行26 min後切換三通截止閥1、六通閥、三通截止閥2至如圖4所示位置；之後直至色譜程序運行結束。
【權利要求】
1.一種汽油柴油催化裂化產物烴類組分分析的氣相色譜儀，其特徵在於該色譜儀包括一個六通閥、一個八通閥、兩個三通截止閥、兩根色譜柱、兩個定量管及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八通閥的第一通道相連，六通閥的第三、第六通道分別與第一根定量管的兩端相連，六通閥的第五、第四通道為第一樣品的出入口 ；八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，八通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，八通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，八通閥的第五、第八通道分別與第二根定量管的兩端相連，八通閥的第七、第六通道為第二樣品的出入口，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與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、八通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口及六通閥和八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控溫範圍為室溫?350 °C。
3.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特徵在於所述色譜柱中，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。
4.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特徵在於所述第一樣品入口管線同汽油柴油催化裂化尾氣出口直接相連，尾氣出口至第一樣品入口間管線置於恆溫加熱帶中，加熱帶的控溫範圍為120?350 °C。
5.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特徵在於所述第二樣品入口管線與經氣液分離後的汽油柴油催化裂化尾氣出口直接相連。
【文檔編號】G01N30/88GK103983722SQ201410172639
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】薛青松, 王一萌, 何鳴元 申請人:華東師範大學