Hの測定<sub> 2</sub>原油や多次元ガスクロマトグラフィーを用いて原油ヘッドスペース中のSは、学部長は、スイッチングおよび硫黄選択的検出
Summary
A multidimensional gas chromatography method for the analysis of dissolved hydrogen sulfide in liquid crude oil samples is presented. A Deans switch is used to heart-cut light sulfur gases for separation on a secondary column and detection on a sulfur chemiluminescence detector.
Abstract
原油サンプル中の溶存硫化水素の分析のための方法は、ガスクロマトグラフィーを用いて実証されます。効果的に干渉を除去するために、二次元の列の構成は、第二列（ハートカット）に最初から硫化水素を移送するために用いられるのDeansスイッチで、使用されます。液体の粗サンプルは、最初のジメチルポリシロキサンカラムで分離され、軽いガスは、ハートカット、さらに他の光硫黄種から硫化水素を分離することができる結合した多孔質層オープンチューブラー（PLOT）カラムで分離されています。硫化水素は、次いで、選択の追加の層を追加すること、硫黄化学発光検出器で検出されます。硫化水素の分離および検出に続いて、システムは、粗試料中に存在する高沸点炭化水素を除去し、クロマトグラフィーの完全性を維持するためにバックフラッシュされます。溶存硫化水素は、1.1から500 Pに液体試料中の定量化されています午後には、サンプルの範囲に幅広い適用性を実証します。この方法はまた、正常0.7 9,700 ppmでの硫化水素の測定と、原油のヘッドスペースとプロセスガスバッグからガスサンプルの分析に適用されています。
Introduction
健康と安全規制と経済は油の品質の関数であるとして、原油の正確な分析は、石油・ガス産業のために不可欠です。粗製のサンプルの輸送を保護するためには、放出または漏出の場合に実施される安全規則を開発するために、粗サンプルの特性を決定する必要があります。具体的には、硫化水素の定量化（H 2 S）が原因で、気相中でその高い毒性のために、重要です。 100 ppmのような低いエクスポージャーは致命的なことができ（http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7783064.html）1,2。粗製サンプル中の溶解H 2 Sは、一般的に3,4腐食性であると考えられ、そして油5-7を治療するために用いられる触媒を不活性化することができます。原油からのH 2 Sの除去は、ストリーム理想的であるが、溶解したH 2 Sを測定する方法がなければ、除去処置の成功を評価することは困難です。これらの理由のため、このプロトコルはdissoを測定するために開発されましたこのようなカナダのオイルサンド原油などの重質原油試料中のH 2 SをLVED。
標準的な方法の数は軽い石油又は燃料ベースのサンプル中のH 2 Sの定量化のために存在するが、どれも一般的に、カナダのオイルサンドから抽出された重い原油を使用するために検証されていません。 H 2 Sおよびメルカプタンユニバーサル石油製品（UOP）メソッド163 8によって滴定技術を用いて決定されるが、この方法は、滴定曲線の手動読み取りから得られるユーザ解釈バイアスを被ります。石油（IP）法570の研究所は、燃料油試料9と、シンプルさと携帯性から利益を加熱する専門のH 2 S・アナライザを使用していますが、重いサンプル10と正確さを欠いています。米国材料試験協会（ASTM）方法D5623は、軽油の液体中でのH 2 Sを測定するための極低温冷却および硫黄選択的検出をガスクロマトグラフィー（GC）を使用しています11,12。この規格は、したがって、それは、本明細書で論じるプロトコルの基礎として使用され、周囲の分離を使用するように向上させることができ、また、重い原油に適用します。
GCは、石油試料の分析のために頻繁に使用される技術です。サンプルは、熱い入口で気化され、そして分離は、気相で起こります。それは簡単に入口での加熱時に液体試料から放出されるようなガス相分離は、H 2 Sの分析のためのGC最適です。 GC法が作成され、使用される温度プログラムに応じて、異なるサンプルに合わせて調整、列が実装され、多次元クロマトグラフィー13-15を使用することができます。 GCを用いて、H 2 Sを測定するための最近の発展の数がありました。ルオンら多次元GCおよびディーンズスイッチングを使用して、光と中間留分中のH 2 Sと他の光硫黄化合物の測定値を示したが、この方法ではない持っていますまだ重い原油16に適用され。ディ三蔵らはまた、GCを用いて、ガソリン中のH 2 Sを定量化し、しかし、それはまた、重い原油に使用され、サブ周囲冷却17を必要とされていません。ここで紹介する方法は、10分（ルオン）と40分（ディ三蔵）に比べて、5分の完了分析時間で、これらの従来の方法より節約かなりの時間を示しています。残念ながら、精度を比較するために私たちの研究室でこれらのメソッドの実装が原因で機器や時間の制約することはできませんでした。
多次元GCは、ユーザーが2つの列の選択ではなく、単一の列を利用することができます。従来のGCでは、分離は、1列で発生します。多次元GCの場合には、試料を分離し、選択性を向上させる、二つの異なるカラムで分離されています。学部長のスイッチは、二次元の列構成を採用するために使用される一つの装置です。スイッチは悲惨に外部バルブを使用しています2出口ポート18〜20のいずれかにスイッチ上の入口からCTガス流。最初のカラムからの流出物は、いずれかの方向に向けることができます。この場合、光硫黄ガスは、多孔質層開管の最初の分離から「ハートカット」21 Hの分離に優れていることが示されている二次分離のために（PLOT）カラムである他の光硫黄ガスから2 S （http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/pdf/gaspro.pdf）22-24。硫黄化学発光検出器は、硫黄化合物の選択性を提供し、心臓カット中PLOTカラムに転送されていてもよい任意の他の軽質ガスからの干渉の可能性を排除し、検出のために使用されます。原油サンプルからの炭化水素は、第一次元カラムに保持され、バックフラッシュ手順の間に削除されます。これは、任意の汚染25-27からPLOTカラムを保護します。このアプローチは、正常肛門のために実装されています変圧器油28における酸化防止剤のysis。
本明細書において、二次元GC法は、重質原油サンプル中の溶解H 2 Sの分析および定量化のために使用されます。この方法は、H 2 S濃度の広い範囲にわたって適用可能であることが示され、また、気相サンプル中のH 2 Sを測定することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
H 2 Sの最適な測定を達成するために、この方法は、学部長スイッチ、バックフラッシュおよび硫黄化学発光検出器（SCD）を用います。ジメチルポリシロキサンカラムは、一次元GCカラムとして使用され、それらはPLOTカラムを汚染しないように、試料中に存在する重質炭化水素の移動を遅延させる働きをします。この効果は、クール（50°C）最初の分離によって強化されます。ライトガ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge support from the Government of Canada’s interdepartmental Program of Energy Research and Development, PERD 113, Petroleum Conversion for Cleaner Air. N.E.H would like to acknowledge her Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada Visiting Fellowship.
Materials
| Deans switch | Agilent | G2855A | Or equivalent flow switching device |
| Restrictor tubing | Agilent | 160-2615-10 | Fused silica, deactivated, 180 µm |
| HP-PONA column | Agilent | 19091S-001 | |
| GasPro column | Agilent | 113-4332 | |
| Sulfur chemiluminescence detector, 355 | Agilent/Sievers | G6603A | |
| H2S calibration standard, in He | Air Liquide | Custom order | 211 ppm H2S |
| CS2 | Fisher Scientific | C184-500 | |
| Toluene, HPLC grade | Fisher Scientific | T290-4 | |
| Gas bag, 2 L | Calibrated Instruments, Inc. | GSB-P/2 | Twist on/off nozzle |
| 250 µL gas tight syringe | Hamilton | 81130 | |
| 500 mL amber glass bottle | Scientific Specialties | N73616 | |
| Open top screw caps | Scientific Specialties | 169628 | |
| Tegrabond disc for screw caps | Chromatographic Specialties | C889125C | 25 mm, 10/90 MIL |
| 1 mL gas tight syringe | Hamilton | 81330 | |
| 2.5% H2S in He gas standard | Air Liquide | Custom order |
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