分析苯中噻吩气相色谱仪的改造和应用

王健 魏惠敏

摘要：本单位负责公司石油苯产品分析，其中噻吩的分析检验为关键项目。根据GB/T 3405-2011《石油苯》规定，石油苯-545中噻吩含量要求不大于0.6mg/kg。本单位目前使用的气相色谱仪分析精度低，不能有效反映产品质量。通过对现有色谱分析仪进行改造，节省了新仪器采购费用，并满足了石油苯的高精度分析需求。

关键词：苯中噻吩  气相色谱仪  改造

一、前言

噻吩是一种硫醚类杂环化合物，天然存在于石油中，性质与苯相似，能发生烷基化、磺化、硝化、卤化、氰化、氯甲基化等取代反应。噻吩常温下是一种无色、有恶臭、能催泪的液体，其芳香性仅略弱于苯。现有的工业脱硫技术可有效脱出非噻吩类硫化物，但却很难脱出噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物[1]。目前脱除噻吩类硫化物的方法主要是硫酸洗涤法和催化加氢法，噻吩含量过高会影响后续加工脱硫成本，并且会造成环境污染，设备腐蚀等问题[2]。在GB/T 3405—2011《石油苯》产品标准中规定，石油苯-545的噻吩含量不大0.6mg/kg，并要求使用氣相色谱仪进行分析。

二、仪器改造

GB/T 3405—2011《石油苯》标准中要求分析石油苯中噻吩含量时，需按照标准ASTM D4735和标准ASTM D1685进行分析，其中标准ASTM D4735为仲裁方法。在ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩测定的标准试验方法》中规定，气相色谱仪使用FPD检测器或PFPD检测器进行分析。经与主要色谱厂家咨询，新购置符合要求的气相色谱仪，需要费用较大。本单位决定通过设备改造的方式，解决气相色谱仪不满足分析需求的问题。

2.1改造方案的确定

确认对一台赛默飞世尔公司的1300型气相色谱仪进行改造，按照ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩测定的标准试验方法》要求，还需购置分流不分流进样口模块、FPD检测器模块、毛细管色谱柱等配件才能完成改造。

2.2改造方案的实施

需要安装的分流不分流进样口模块，必须具备电子压力和流量控制功能，其中电子压力控制可设定范围为0-1000 kPa ，流量精度不低于0.001Psi，温度范围50℃～400℃，最大分流比可设定在12500：1。同时在进样口配置冷顶部设计，保证在进样口设定300℃时，进样口顶部温度不超过100℃。并且采用可拆卸式腔体设计，将进样口的内壁设计成一独立部件，在极短的时间内将其取出。最后考虑日常维护要求，可通过高温烘烤、微波超声、溶剂浸泡等有效的方式进行独立维护，使其恢复到正常的工作状态。FPD检测器模块的进样口火焰光度最高操作温度，基座可设定为450 ℃，检测池可设定为200℃。毛细管色谱柱选择为TR-WAX GC 柱，规格为60m x 0.32mm ，膜厚0.5µm。

在以上三个配件安装完成后，开机升温加热检测器，点火后观察信号稳定。随后手动进行噻吩样品分析，在峰形正常后，开始绘制标准曲线。

三、改造后的调试

3.1实验条件的确定

对赛默飞世尔1300型气相色谱仪按照标准所推荐的条件设定参数，经过对标样及样品的出峰时间、峰形图对比得到的最佳操作条件如表1。

3.2定性及定量分析

3.2.1定性实验

在上述最佳操作条件下，用99%噻吩标准物质进样0.2μL，所得上述最佳操作条件下谱图如图1所示。

从图中可以看出，在9.747min时出一明显峰，确定为噻吩峰。

3.2.2定量实验

3.2.2.1标准溶液

采购天津市光复精细化工研究所浓度为0.00、0.2、0.3、0.4、0.65、0.87、1.75、4.35mg/kg 的标准物质，其中溶剂为无噻吩苯。按着方法ASTM D4735-2019《气相色谱法测定苯中微量噻吩的标准试验方法》上标准溶液的配制方法及比例，称取0.0380g噻吩和435.6g无噻吩苯，配制母液及各浓度标液，质量及配制浓度如表2所示。

3.2.2.2标准曲线绘制

对购买的标样按照每个浓度进样三针，取平均值进行曲线绘制，得到一元线性方程：y=0.4027x-0.0205，标准曲线如图2。

3.3重复性考察

采取实际配合分析的样品进行重复性数据考察，数据见表3。

由表6数据可见，10组样品中9组测定结果符合ASTM D4735-2019《气相色谱法测定苯中微量噻吩的标准试验方法》中的重复性要求。

四、结论

在1300型气相色谱仪改造调试后，对样品数据进行考察，表明仪器性能良好，测定结果符合标准精密度要求，可配合生产分析。通过气相色谱仪改造，可以在节省费用的基础上满足分析需求，是一项有效的设备使用方式。可以通过改造的方式继续拓展设备功能，挖掘仪器使用潜能。

参考文献

[1]张红星，模型油中噻吩类硫化物的氧化和吸附脱硫方法研究[D].[博士学位论文]，北京：北京化工大学，2012.

[2]牛乐朋，焦化苯中噻吩类硫化物脱除技术研究进展[J].合成纤维工业，2019（5）：64-68.

[3]王彤，微机在色谱检测器信号输出衰减中的控制[J].分析测试技术与仪器，1998（4）：166-168.