汽油族组成测定的影响因素

杜玉秀

(中石化济南分公司 山东 济南 250000)

人们对安全环保的高要求决定了车用汽油品质不断升级。在保证辛烷值的前提下减少汽油中烯烃和芳烃的含量尤为重要。烯烃和芳烃是汽油中辛烷值的主要贡献者，但是过高的烯烃和芳烃会带来很多不利因素。快速准确测定出汽油中烯烃和芳烃含量才能为汽油调和过程提供数据基础。目前气相色谱分析技术凭借其高分离能力和低应用成本，在国内外石油工业分析中得到了广泛的应用。以下主要介绍多维气相色谱技术在测定汽油烃族组成方面的应用。

一、多维气相色谱典型仪器构造

以双柱箱多维气相色谱仪GC-8002为例简单介绍仪器构造。色谱仪器至少应包括汽化室、控温色谱柱箱、火焰离子化检测器(FID)、色谱工作站和色谱柱、烯烃捕集阱、平衡柱、切换阀等。仪器分离系统示意图见图1。

图1 分离系统示意图

1—进样器；2—汽化室；3、3B—六通切换阀；4—极性分离柱；5—烯烃捕集阱；6—平衡柱；7—色谱柱箱；8—烯烃捕集阱温控箱；9—阀温控制箱；10—火焰离子化检测器

(一)烯烃捕集阱

烯烃捕集阱是分析系统中用于从饱和烃和烯烃混合的脂肪烃中选择性保留烯烃组分的色谱柱，能选择性保留所有C4～C11烯烃，通过所有沸点200℃以下的饱和烃组分。在140℃～260℃，释放所有保留的组分，因而在一定温度下对烯烃组分的捕集与释放具有良好的可逆性，可以重复使用。具体温度根据烯烃捕集阱的具体情况确定。如发现烯烃捕集阱有烯烃逃逸现象，应该调整操作条件直至更换烯烃捕集阱。

二、多维气相色谱分析原理及典型谱图

汽油样品进入色谱系统后首先通过极性分离柱BCEF柱(N，N-双(α-氰乙基)甲酰胺)使脂肪烃组分和芳烃组分得到分离。由饱和烃和烯烃构成的脂肪烃组分通过烯烃捕集阱时烯烃组分被选择性保留，饱和烃组分则穿过烯烃捕集阱进入氢火焰离子化检测器检测。待饱和烃组分通过烯烃捕集阱后，此时芳烃组分中的苯尚未到达极性分离柱柱尾，通过一个六通阀切换使烯烃捕集阱暂时脱离载气流路，此时苯通过平衡柱进入检测器检测。苯洗脱后，通过另一个六通阀切换对非苯芳烃组分进行反吹，非苯芳烃组分进入检测器检测，待非苯芳烃检测完毕后，再次通过阀切换使烯烃捕集阱置于载气流路中，在适当的温度下使烯烃捕集阱中的烯烃完全脱附并进入检测器检测。样品勿需预处理直接进样，采用校正样品确定各烃族组分的保留时间和相对质量校正因子。按确定步骤测量汽油试样中各烃族组分的色谱峰面积，采用校正的面积归一化方法定量，计算试样中各烃族组分的体积分数或质量分数。一个汽油样品的色谱分析时间约12min。色谱出峰依次为饱和烃、苯、非苯芳烃、烯烃。典型的谱图见图2。

图2 典型色谱图

三、影响因素及解决方法

(一)试剂和气体纯度

分析过程中用到的所有试剂应使用分析纯或以上纯度的试剂；助燃气(压缩空气)、燃气(氢气)纯度不小于99.9%，使用分子筛、活性炭净化器脱除气体中的水和烃类物质，以免损坏仪器和干扰待测样品；载气(高纯氮气或氦气)要按照标准净化。另外所用气体均为高压气体，应注意安全。

(二)质量控制检查样品

用于监测色谱系统和分离系统的可靠性，监测烯烃捕集阱的捕集能力，通过对质量控制检查样品的分析确证测定的结果是否在方法的精度范围之内。质量控制检查样品应与校正样品分开制备，要充分混合均匀。

(三)烯烃分析结果校正

汽油样品中的甲基叔丁基醚会在烯烃捕集阱中保留，与烯烃一起出峰。需要将甲基叔丁基醚的含量在烯烃中扣除再进行面积归一，才能得到烯烃的真实含量。

图3 氧含量校正前汽油组成数据

图4 氧含量校正后汽油组成数据

由图可看出氧含量为11.28%(体积分数)的汽油样品校正后对烯烃含量的影响最大。