CN103940938A - 一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪，该气相色谱仪包括一个六通阀、一个十二通阀、三根色谱柱、两个定量管、两个三通截止阀及FID检测器，通过阀柱切换技术同时分别测定汽油柴油催化裂化产物中的C1~C5轻烃组分及C6⁺高碳烃组分。本发明的气相色谱仪可应用于炼油厂、大专院校对催化裂化反应机理的研究等方面，操作方便，实用性强，结构简单，成本低廉。

Description

一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪

技术领域

本发明涉及一种分析催化裂化产物的仪器，尤其涉及一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪。

背景技术

汽油柴油催化裂化反应作为裂化催化剂性能评价及机理研究的一种常用手段，其产物组分复杂、跨度大，主要含有永久气体、C1~C5的轻烃、C6及以上的高碳烃，在选用单一的汽油柴油模型组分如C6~C16中的某种烷烃或烯烃作为原料时，其裂化产物主要为C1~C5的轻烃及C6⁺的高碳烃，对这些组分尤其C1~C5轻烃组分的分离分析对于研究裂化机理具有重要的现实意义。C1~C5轻烃组分沸点较低，性质相近，尤其对C4烯烃的分析难度较大，目前主要采用Al₂O₃填料的色谱柱对C1~C5轻烃组分进行分离分析，但Al₂O₃柱无法分析C6及以上组分，同时C6⁺高碳烃组分易被Al₂O₃柱吸附，从而降低Al₂O₃柱的分离性能。而用来分析C6及以上组分一般选用弱极性硅氧烷填料的色谱柱，无法实现对C1~C5轻烃组分的分离。因此，工业上一般采用多台气相色谱仪或多阀多柱多检测器的多维气相色谱仪对其进行分析。《分析试验室，2011, 30(11): 121》采用三台气相色谱仪分析汽油裂化产物，其中一台气相色谱仪用于分析永久气体，另两台分别用于分析C1~C5的轻烃及C6及以上的高碳烃。但其在检测汽油柴油催化裂化产物全烃组分时，需用到两台气相色谱仪，存在开发成本高、占用空间大、需要多个化学工作站对数据进行处理等缺点。尽管一台配有两阀三柱双FID检测器的二维气相色谱仪可实现对上述产物的分析，但因其需要两个FID检测器，使得整个系统较为复杂，开发成本仍较高。截至目前，尚未有采用单FID检测器、仅靠阀切换技术、单次程序升温来实现分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪。

发明内容

本发明的目的是弥补已有技术的不足，提供一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪，采用单FID检测器、仅靠阀切换技术、单次程序升温来实现对汽油柴油催化裂化产物全烃组分的分析，包括对C1~C5、C6及以上组分的分析。

本发明的目的是这样实现的：

一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪，特点是该色谱仪包括一个六通阀、一个十二通阀、三根色谱柱、两个定量管、两个三通截止阀及FID检测器，所述六通阀的第一通道与第一个三通截止阀右路相连，第一个三通截止阀的中路与载气管线相连，六通阀的第二通道与十二通阀的第一通道相连，六通阀的第三、第六通道分别与第一定量管的两端相连，六通阀的第五、第四通道为样品的出入口；十二通阀的第二通道与第一根色谱柱的一端相连，第一根色谱柱的另一端与第二个三通截止阀的左路相连，十二通阀的第三通道与第一个三通截止阀的左路相连，十二通阀的第四通道与第二根色谱柱的一端相连，十二通阀的第五与第八通道之间接有第三根色谱柱即预切反吹色谱柱，十二通阀的第七、第六通道依次为辅助气的出入口，十二通阀的第九、第十二通道分别与第二定量管的两端相连，十二通阀的第十一、第十通道为样品的出入口，第二根色谱柱的另一端与第二个三通截止阀的右路相连，第二个三通截止阀的中路同FID检测器相连。

所述六通阀、十二通阀、三通截止阀、定量管、样品出入口以及六通阀和十二通阀之间的管线均置于恒温加热箱中，所述三根色谱柱置于柱箱中，恒温加热箱和柱箱的温度范围为室温~350℃。

所述第一根色谱柱为用于分析C6⁺组分的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱，第二根色谱柱为用于分析C1~C5组分的Al₂O₃担体的毛细管色谱柱，第三根色谱柱即预切反吹色谱柱为长2 m的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱。

所述色谱柱也可选用相同填料的填充色谱柱。

本发明的气相色谱仪仅采用一个FID检测器、一次程序升温、通过调节阀切换时间来实现对汽油柴油催化裂化产物全烃组分的分析，最后经色谱工作站进行数据处理。

本发明的气相色谱仪的制作只需将市场上通用的单进样口和单FID检测器的气相色谱仪进行改装，在气相色谱仪的上方加装一个恒温加热箱和一路辅助气，将三通截止阀、六通阀、十二通阀及定量管等管线置于恒温加热箱中，采用1/16英寸的316不锈钢管线将柱箱中的色谱柱连接至恒温加热箱中的各个阀的相应位置上。

本发明的气相色谱仪在分析汽油柴油催化裂化产物时，主要分析C1~C5的轻烃组分及C6⁺的高碳烃组分，先分析C1~C5的轻烃组分，然后分析C6⁺的高碳烃组分。其中，在高碳烃分析中，C1~C5的轻烃组分也会出峰，但较多组分会以组峰形式出现，C1~C5的总峰面积仅用作计算原料的转化率。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）同以往的需要两个FID检测器的气相色谱仪相比，本发明只需一台配置一个FID检测器的气相色谱仪就可实现对汽油柴油催化裂化产物中烃类组分的全分析；

（2）首次将十二通阀运用到模块化阀柱色谱系统中，替代传统的六通阀，集采样、反吹和柱选择等用途于一体，不仅极大节约了成本，操作也趋于简单化。

本发明的气相色谱仪特别适合炼油厂及大专院校对催化裂化机理的研究等方面，操作方便，实用性强，结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明待机反吹状态及分析C6⁺高碳烃组分的结构示意图；

图2为本发明采集C1~C5轻烃组分的结构示意图； 

图3为本发明分析C1~C5轻烃组分的结构示意图；

图4为本发明采集C6⁺高碳烃组分的结构示意图；

图5为本发明分析正辛烯催化裂化产物全烃组分的色谱图。

具体实施方式

参阅图1，本发明包括一个六通阀、一个十二通阀、三根色谱柱、两个定量管、两个三通截止阀及FID检测器；载气和辅助气均选用高纯氮气；FID检测器为市场上通用的火焰离子化检测器；使用时需与色谱工作站连接，色谱工作站可选用市场上通的色谱工作站，比如浙江智达N2000或N3000。

本发明六通阀的通道1与三通截止阀1右路相连，三通截止阀1的中路与载气管线相连，六通阀的通道2与十二通阀的通道21相连，六通阀的通道3和6分别与定量管1的两端相连，六通阀的通道5和4为样品1的出入口，十二通阀的通道22与色谱柱1的一端相连，色谱柱1的另一端与三通截止阀2的左路相连，十二通阀的通道23与三通截止阀1的左路相连，十二通阀的通道24与色谱柱2的一端相连，十二通阀的通道25和28之间接有色谱柱3即预切反吹色谱柱，十二通阀的通道27和26依次为辅助气的出入口，十二通阀的通道29和32分别与定量管2的两端相连，十二通阀的通道31和30为样品2的出入口，色谱柱2的另一端同三通截止阀2的右路相连，三通截止阀2的中路同FID检测器相连，检测器的信号经色谱工作站进行处理。

所述六通阀、十二通阀、三通截止阀、定量管、样品出入口以及六通阀和十通阀之间的管线均置于恒温加热箱中，所述三根色谱柱置于气相色谱仪的柱箱中，恒温加热箱和柱箱的控温范围为室温~350℃。

所述色谱柱1为用于分析C6⁺组分的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱，选用HP-5，规格为60 m （长） * 0.32 mm （外径） * 0.25 μm （膜）；色谱柱2为用于分析C1~C5组分的Al₂O₃担体的毛细管色谱柱，选用HP-AL/S，规格为50 m （长） * 0.53 mm （外径） * 15 μm （膜）；色谱柱3即预切反吹色谱柱为长2 m的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱，选用HP-1，规格同色谱柱1，从长60 m的柱子上截取2 m作为色谱柱3。

实施例

参阅图1，仪器处于待机反吹状态，载气N₂回路为：载气入口→三通截止阀1中路→三通截止阀1右路→六通阀通道1→六通阀通道2→十二通阀通道21→十二通阀通道22→色谱柱1→三通截止阀2左路→三通截止阀2中路→FID检测器；样品1回路为：六通阀通道4→六通阀通道3→定量管1→六通阀通道6→六通阀通道5；样品2回路为：十二通阀通道30→十二通阀通道29→定量管2→十二通阀通道32→十二通阀通道31；反吹回路为：辅助气→十二通阀通道26→十二通阀通道25→色谱柱3→十二通阀通道28→十二通阀通道27；在柱选择中从三通截止阀1至色谱柱2再到三通截止阀2的详细路线为：三通截止阀1左路→十二通阀通道23→十二通阀通道24→色谱柱2→三通截止阀2右路。

参阅图2，切换十二通阀和三通截止阀2，实现C1~C5轻烃组分的在线采样，载气N₂回路为：载气入口→三通截止阀1中路→三通截止阀1右路→六通阀通道1→六通阀通道2→十二通阀通道21→十二通阀通道32→定量管2→十二通阀通道29→十二通阀通道28→色谱柱3→十二通阀通道25→十二通阀通道24→色谱柱2→三通截止阀2右路→三通截止阀2中路→FID检测器；样品1回路同图1；样品2回路为：十二通阀通道30→十二通阀通道31；反吹回路为：辅助气→十二阀通道26→十二通阀通道27；在柱选择中从三通截止阀1至色谱柱1再到三通截止阀2的详细路线为：三通截止阀1左路→十二通阀通道23→十二通阀通道22→色谱柱1→三通截止阀2左路。

参阅图3，切换三通截止阀1和十二通阀，实现C1~C5轻烃组分的分析，载气N₂回路为：载气入口→三通截止阀1中路→三通截止阀1左路→十二通阀通道23→十二通阀通道24→色谱柱2→三通截止阀2右路→三通截止阀2中路→FID检测器；样品1回路、样品2回路和反吹回路同图1；在柱选择中从三通截止阀1至色谱柱1再到三通截止阀2的详细路线为：三通截止阀1右路→六通阀通道1→六通阀通道2→十二通阀通道21→十二通阀通道22→色谱柱1→三通截止阀2左路。

参阅图4，切换三通截止阀1、六通阀和三通截止阀2，实现C6⁺重组分的采样，载气N₂回路为：载气入口→三通截止阀1中路→三通截止阀1右路→六通阀通道1→六通阀通道6→定量管1→六通阀通道3→六通阀通道2→十二通阀通道21→十二通阀通道22→色谱柱1→三通截止阀2左路→三通截止阀2中路→FID检测器；样品1回路为：六通阀通道4→六通阀通道5；样品2回路和反吹回路同图1；在柱选择中从三通截止阀1至色谱柱2再到三通截止阀2的详细路线为：三通截止阀1左路→十二通阀通道23→十二通阀通道24→色谱柱2→三通截止阀2右路。

如图5所示，分析正辛烯催化裂化产物全烃组分的色谱图是在以下条件下实现的：恒温加热箱的温度设置为180℃；柱箱的升温程序为60℃停留3 min，以10 ℃/min升温至100 ℃ ，停留15 min，再以20℃/min升温至180 ℃；在切换十二通阀和三通截止阀2至如图2所示位置时开始启动色谱仪的运行程序；待色谱程序运行0.5 min后切换三通截止阀1和十二通阀至如图3所示位置；待色谱程序运行8.8 min后切换三通截止阀1、六通阀和三通截止阀2至如图4所示位置；待色谱程序运行9.3 min后切换六通阀至如图1所示位置，直至色谱程序运行结束。

Claims (3)

1.一种分析汽油柴油催化裂化产物全烃组分的气相色谱仪，其特征在于该色谱仪包括一个六通阀、一个十二通阀、三根色谱柱、两个定量管、两个三通截止阀及FID检测器，所述六通阀的第一通道与第一个三通截止阀右路相连，第一个三通截止阀的中路与载气管线相连，六通阀的第二通道与十二通阀的第一通道相连，六通阀的第三、第六通道分别与第一定量管的两端相连，六通阀的第五、第四通道为样品的出入口；十二通阀的第二通道与第一根色谱柱的一端相连，第一根色谱柱的另一端与第二个三通截止阀的左路相连，十二通阀的第三通道与第一个三通截止阀的左路相连，十二通阀的第四通道与第二根色谱柱的一端相连，十二通阀的第五与第八通道之间接有第三根色谱柱即预切反吹色谱柱，十二通阀的第七、第六通道依次为辅助气的出入口，十二通阀的第九、第十二通道分别与第二定量管的两端相连，十二通阀的第十一、第十通道为样品的出入口，第二根色谱柱的另一端与第二个三通截止阀的右路相连，第二个三通截止阀的中路同FID检测器相连。

2.根据权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于所述六通阀、十二通阀、三通截止阀、定量管、样品出入口以及六通阀和十二通阀之间的管线均置于恒温加热箱中，所述三根色谱柱置于柱箱中，恒温加热箱和柱箱的温度范围为室温~350℃。

3.根据权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于所述第一根色谱柱为用于分析C6⁺组分的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱，第二根色谱柱为用于分析C1~C5组分的Al₂O₃担体的毛细管色谱柱，第三根色谱柱即预切反吹色谱柱为长2 m的5%苯基95%甲基聚硅氧烷担体的毛细管色谱柱。