Определение компонентов в топливе с помощью лабораторного газового хроматографа с высоким разрешением

SCION Instruments предлагает решения для детального углеводородного анализа (ДУА). Топлива для двигателей с искровым зажиганием состоят из сотен углеводородных компонентов, которые определяют по методу ASTM D6729.

ASTM D6729 – стандарт определения компонентов топлива двигателей с искровым зажиганием с помощью газовой хроматографии высокого разрешения. В ASTM6729 в отличие от ASTM6730 не используют предколонку для предварительного разделения компонентов.

На рисунке 1 изображены газовые хроматографы SCION Instruments 4X6, которые решают аналитическую задачу методом ASTM D6729.

Рисунок 1. Газовые хроматографы SCION Instruments 456 и 436

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Метод ASTM D6729 разработан для определения углеводородных компонентов в топливе двигателей с искровым зажиганием и кислородосодержащие топлива (МТБЭ, ЭТБЭ, этанол и т. д.) с температурой кипения до 225°C в диапазоне концентраций от 0,01 до 30 % по массе.

Большинство компонентов углеводородов хорошо разделяются и определяются, но есть несколько соединений, которые совместно элюируются:

1-метилциклопентан – бензол

м-ксилол – п-ксилол

н-тридекан – 1-метилнафталин

Хроматографы Scion 4X6 настроены полностью в соответствии с методами ASTM. Для лучшего разделения рекомендуется использовать метод ASTM D6729. На рисунке 2 показано разделение  компонентов, близких по свойствам, с использованием стандартных образцов.  

Рисунок 2. Хроматограммы разделения компонентов топлив.

В смеси с значительным содержанием олефинов (более 25 % по массе) может быть совместное элюирование, для таких топлив метод не подходит. Основным инструментом идентификации в таком случае является индекс удерживания Ковача. Использование этого индекса упрощает сравнение данных между несколькими системами. Этот метод преобразует времена удерживания в систему независимых параметров.

Другое достоинство индекса Ковача – достаточно двух параметров, которые его определяют (времена удерживания и число n-алканов).  Для сравнения, время удерживания зависит от 6 факторов.

Ii - индекс Ковача для i-пика

n – число атомов углерода в n-алкана перед i-пиком

N – число атомов углерода в n-алкана после i-пика

ti – время удерживания

to – мертвое время

Для определения индексов Ковача калибровочная смесь была заколота в хроматограф.

Рисунок 3. Индексы Ковача калибровочной смеси.

Найденные экспериментально индексы сравнивали с данными из базы и идентифицировали пики. На следующем шаге воспроизводимость проверяли семикратным заколом риформата в хроматограф. Спецификация в ASTM D6729 устанавливает значение стандартного отклонения не более чем 0.1. Данные приведены в таблице 2.

Таблица 2. Статистика заколов калибровочной смеси.

Образцы разных типов можно анализировать с помощью  ДУА-метода SCION. На рисунке 4 приведена хроматограмма риформата. Группы соединений были определены и идентифицированы.

Рисунок 4. Хроматограмма риформата.

Для анализа хроматограмм использовали плагин CompassCDS Eclipse – дополнение к базовой программе, которое предоставляет необходимые для расчета инструменты. На рисунке 5 показан пример расшифрованной хроматограммы, и как можно использовать при расшифровке разные ASTM.

Рисунок 5. Расшифрованная хроматограмма образца топлива

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Scion Instruments предлагает надёжное, комплексное решение для метода ASTM D6729. Анализатор прост в обслуживании благодаря удобному пользовательскому интерфейсу и минимальному времени простоя.

Другой уникальной особенностью инструментов Scion 4X6-GC является возможность двумерного и даже трехмерного ДУА. Возможно добавить дополнительный канал согласно ASTM D6729, D6730, D6733, D5134 и других методов. При выборе трехканального анализатора ДУА необходимо использовать автоподатчик XYZ-типа, для задействования всех трех инжекторов, например, EST Flex или CTC PAL3.