色谱 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (8): 773-782.DOI: 10.3724/SP.J.1123.2024.02013
收稿日期:
2024-02-20
出版日期:
2024-08-08
发布日期:
2024-08-01
通讯作者:
*E-mail:licx.ripp@sinopec.com.
基金资助:
LI Changxiu*(), WANG Yamin, ZHANG Yiwei, WANG Zheng
Received:
2024-02-20
Online:
2024-08-08
Published:
2024-08-01
Supported by:
摘要:
建立了一套双通道、三柱、三检测器的气相色谱分析系统,用于成品车用汽油的详细组成分析。采用双进样器同时进样方式将试样导入两个色谱进样口,第一个进样口(通道1)的试样中组分经非极性色谱柱(PONA柱)(50 m×0.20 mm×0.5 μm)分离,进入火焰离子化检测器(FID)检测;第二个进样口(通道2)的试样组分进入第二根PONA柱分离,依据事先设定的时间表,采用多次中心切割的方式将一些PONA柱上难分离组分的共流出峰切割至DM-624色谱柱(30 m×0.25 mm×1.4 μm)上进一步分离,经FID检测。这些难分离的组分包括与烃类共流出的醇醚类含氧化合物,一些汽油标准中禁止人为添加的非常规添加组分如甲缩醛、碳酸二甲酯、乙酸仲丁酯和苯胺类化合物,以及一些关键的难分离物质对如甲苯和2,3,3-三甲基戊烷。第二根PONA色谱柱通过中心切割出口连接一根阻尼柱与第三个检测器相连,以方便地确定合适的中心切割时间表。根据DM-624色谱柱上分离得到的难分离组分的峰面积和通道间的定量校正系数,推算出这些难分离组分在通道1的PONA色谱柱上的共流出峰中所占的色谱峰面积,从而实现共流出色谱峰的拆分。根据通道1的PONA柱上所有色谱峰的峰面积和定性结果,采用校正归一的方法可以得到车用汽油中含氧化合物、非常规添加组分和单体烃质量分数,并进一步计算得到样品的碳数族组成数据,消除了含氧化合物及非常规添加组分与烃类组分间的干扰问题。该方法对实际车用汽油的测定结果与标准方法GB/T 30519-2016、NB/SH/T 0663-2014及SH/T 0693-2000的测定结果有很好的一致性。对于添加有甲缩醛等某些非常规添加组分的样品,采用本方法也可以得到这些非常规添加组分的含量。通过本方法一次分析可以得到需要使用3~4个标准方法才能获得的分析数据,同时可以获得车用汽油的详细单体烃组成信息,方法具有较好的应用前景。
中图分类号:
李长秀, 王亚敏, 张祎玮, 王征. 双通道三色谱柱气相色谱法测定成品车用汽油详细组成[J]. 色谱, 2024, 42(8): 773-782.
LI Changxiu, WANG Yamin, ZHANG Yiwei, WANG Zheng. Determination of individual components in finished motor gasoline by dual-channel three-column gas chromatography[J]. Chinese Journal of Chromatography, 2024, 42(8): 773-782.
图1 双通道三色谱柱系统测定成品汽油详细组成的气路连接示意图
Fig. 1 Diagram of two-channel three-column chromato- graphic system for detailed composition analysis of finished gasoline
图3 FCC汽油、含氧化合物和苯胺类化合物在PONA色谱柱上的色谱图
Fig. 3 Chromatograms of fluid catalytic cracking (FCC) gasoline, oxygenates and anilines on PONA column Blue color: FCC gasoline; red color: mixed solution of oxygenates and anilines. Peaks of red color: 1. methanol; 2. ethanol; 3. iso-propanol; 4. methylal & tert-butanol; 5. n-propanol; 6. methyl tert-butyl ether (MTBE); 7. sec-butanol; 8. ethyl acetate (EA) & dimethyl carbonate (DMC) & di-isopropyl ether (DIPE); 9. iso-butanol; 10. ethyl tert-butyl ether (ETBE); 11. tert-amyl alcohol; 12. dimethoxy-ethane (DME); 13. n-butanol; 14. methyl tert-amyl ether (TAME).
No. | Times for solenoid valve ON/min | Times for solenoid valve OFF/min | Target components |
---|---|---|---|
1 | 8.10 | 8.50 | methanol |
2 | 11.80 | 12.30 | methylal & tert-butanol |
3 | 15.10 | 15.55 | MTBE |
4 | 16.50 | 17.60 | sec-butanol, 3-methylpentane |
5 | 18.10 | 18.80 | EA & DMC & DIPE |
6 | 23.40 | 23.90 | n-butanol |
7 | 29.50 | 29.90 | n-heptane |
8 | 34.95 | 35.55 | sec-butyl acetate |
9 | 36.00 | 36.85 | toluene & 2,3,3-trimethyl- |
pentane | |||
10 | 58.15 | 58.75 | aniline |
11 | 67.05 | 69.00 | N-methyl aniline, o-methyl |
aniline, p/m-methyl aniline |
表1 中心切割阀切换时间表
Table 1 Time table for Deans switch
No. | Times for solenoid valve ON/min | Times for solenoid valve OFF/min | Target components |
---|---|---|---|
1 | 8.10 | 8.50 | methanol |
2 | 11.80 | 12.30 | methylal & tert-butanol |
3 | 15.10 | 15.55 | MTBE |
4 | 16.50 | 17.60 | sec-butanol, 3-methylpentane |
5 | 18.10 | 18.80 | EA & DMC & DIPE |
6 | 23.40 | 23.90 | n-butanol |
7 | 29.50 | 29.90 | n-heptane |
8 | 34.95 | 35.55 | sec-butyl acetate |
9 | 36.00 | 36.85 | toluene & 2,3,3-trimethyl- |
pentane | |||
10 | 58.15 | 58.75 | aniline |
11 | 67.05 | 69.00 | N-methyl aniline, o-methyl |
aniline, p/m-methyl aniline |
图5 DM-624色谱柱上组分的色谱图
Fig. 5 Chromatogram of components on column DM-624 1. methanol; 2. methylal; 3. tert-butanol; 4. MTBE; 5. DIPE; 6. sec-butanol; 7. EA; 8. DMC; 9. n-butanol; 10. SBA; 11. aniline; 12. N-methyl aniline; 13. o-methyl aniline & p-methyl aniline; 14. m-methyl aniline; 15. iso-butane; 16.2,3-dimethyl butane & cyclopentane; 17.3-methyl pentane; 18. toluene.
Sample No. | Component | Background/%* | Spiked/%* | Found/%* | RSD/% | Recovery/% |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | methanol | 0.02 | 2.85 | 2.85 | 1.0 | 99.3 |
methylal | - | 3.33 | 3.17 | 0.3 | 95.2 | |
tert-butanol | 0.02 | 2.79 | 2.87 | 0.6 | 102.0 | |
MTBE | 3.29 | 2.52 | 5.77 | 0.5 | 98.3 | |
DIPE | - | 2.94 | 3.07 | 0.5 | 104.1 | |
sec-butanol | - | 2.87 | 2.93 | 0.6 | 102.1 | |
ethyl acetate | - | 2.89 | 3.01 | 0.6 | 104.3 | |
DMC | - | 3.17 | 3.32 | 0.6 | 104.5 | |
n-butanol | - | 3.50 | 3.58 | 0.7 | 102.2 | |
SBA | - | 2.96 | 3.07 | 0.7 | 103.7 | |
2 | aniline | - | 2.57 | 2.59 | 5.1 | 100.5 |
N-methyl aniline | - | 2.57 | 2.51 | 1.3 | 97.9 | |
o-methyl aniline | - | 2.79 | 2.74 | 1.4 | 98.2 | |
m-methyl aniline | - | 2.62 | 2.55 | 1.3 | 97.2 | |
ethanol | - | 2.72 | 2.79 | 1.3 | 102.6 | |
iso-propanol | - | 2.66 | 2.80 | 2.3 | 105.0 | |
n-propanol | - | 2.97 | 3.13 | 2.5 | 105.5 | |
iso-butanol | - | 2.70 | 3.19 | 3.2 | 118.2 | |
ETBE | - | 2.62 | 2.37 | 1.1 | 90.1 | |
TAME | - | 2.69 | 2.73 | 0.2 | 101.7 |
表2 含氧化合物和苯胺类化合物在国Ⅴ-92号成品汽油中测定的重复性和加标回收率(n=6)
Table 2 Repeatabilities and spiked recoveries of determination of oxygenates and anilines in finished motor gasoline (Ⅴ)-92 samples (n=6)
Sample No. | Component | Background/%* | Spiked/%* | Found/%* | RSD/% | Recovery/% |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | methanol | 0.02 | 2.85 | 2.85 | 1.0 | 99.3 |
methylal | - | 3.33 | 3.17 | 0.3 | 95.2 | |
tert-butanol | 0.02 | 2.79 | 2.87 | 0.6 | 102.0 | |
MTBE | 3.29 | 2.52 | 5.77 | 0.5 | 98.3 | |
DIPE | - | 2.94 | 3.07 | 0.5 | 104.1 | |
sec-butanol | - | 2.87 | 2.93 | 0.6 | 102.1 | |
ethyl acetate | - | 2.89 | 3.01 | 0.6 | 104.3 | |
DMC | - | 3.17 | 3.32 | 0.6 | 104.5 | |
n-butanol | - | 3.50 | 3.58 | 0.7 | 102.2 | |
SBA | - | 2.96 | 3.07 | 0.7 | 103.7 | |
2 | aniline | - | 2.57 | 2.59 | 5.1 | 100.5 |
N-methyl aniline | - | 2.57 | 2.51 | 1.3 | 97.9 | |
o-methyl aniline | - | 2.79 | 2.74 | 1.4 | 98.2 | |
m-methyl aniline | - | 2.62 | 2.55 | 1.3 | 97.2 | |
ethanol | - | 2.72 | 2.79 | 1.3 | 102.6 | |
iso-propanol | - | 2.66 | 2.80 | 2.3 | 105.0 | |
n-propanol | - | 2.97 | 3.13 | 2.5 | 105.5 | |
iso-butanol | - | 2.70 | 3.19 | 3.2 | 118.2 | |
ETBE | - | 2.62 | 2.37 | 1.1 | 90.1 | |
TAME | - | 2.69 | 2.73 | 0.2 | 101.7 |
Sample type | Method1) | Benzene/%2) | Aromatics/%2) | Olefins/%2) | Total oxygen content/%3) | Ethanol/%2) |
---|---|---|---|---|---|---|
Motor gasoline (Ⅴ)-92 | this method | 0.80 | 28.2 | 15.6 | 1.2 | - |
standard method | 0.75 | 28.4 | 13.3 | 1.1 | - | |
Motor gasoline (Ⅴ)-95 | this method | 0.43 | 39.0 | 7.7 | 2.1 | - |
standard method | 0.41 | 39.9 | 6.2 | 2.0 | - | |
Motor gasoline (Ⅵ)-92 | this method | 0.59 | 31.3 | 8.1 | 1.6 | - |
standard method | 0.60 | 33.3 | 5.9 | 1.5 | - | |
Motor gasoline (Ⅵ)-95 | this method | 0.52 | 31.1 | 7.8 | 2.5 | - |
standard method | 0.50 | 32.2 | 6.0 | 2.2 | - | |
Ethanol gasoline (Ⅴ)- | this method | 0.73 | 35.2 | 13.1 | - | 11.1 |
E95 | standard method | 0.69 | 35.6 | 12.5 | - | 10.3 |
表3 实际成品汽油采用本文方法与标准方法测定的结果
Table 3 Results of real finished gasoline determined with this method and standard methods
Sample type | Method1) | Benzene/%2) | Aromatics/%2) | Olefins/%2) | Total oxygen content/%3) | Ethanol/%2) |
---|---|---|---|---|---|---|
Motor gasoline (Ⅴ)-92 | this method | 0.80 | 28.2 | 15.6 | 1.2 | - |
standard method | 0.75 | 28.4 | 13.3 | 1.1 | - | |
Motor gasoline (Ⅴ)-95 | this method | 0.43 | 39.0 | 7.7 | 2.1 | - |
standard method | 0.41 | 39.9 | 6.2 | 2.0 | - | |
Motor gasoline (Ⅵ)-92 | this method | 0.59 | 31.3 | 8.1 | 1.6 | - |
standard method | 0.60 | 33.3 | 5.9 | 1.5 | - | |
Motor gasoline (Ⅵ)-95 | this method | 0.52 | 31.1 | 7.8 | 2.5 | - |
standard method | 0.50 | 32.2 | 6.0 | 2.2 | - | |
Ethanol gasoline (Ⅴ)- | this method | 0.73 | 35.2 | 13.1 | - | 11.1 |
E95 | standard method | 0.69 | 35.6 | 12.5 | - | 10.3 |
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