H의 측정<sub> 2</sub> 원유 및 다차원 가스 크로마토 그래피를 이용하여 원유 헤드 스페이스에서 S는 학장은 전환과 황 선택적 검출
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
원유 샘플의 용존 황화수소의 분석 방법은 가스 크로마토 그래피를 이용하여 설명된다. 간섭을 효과적으로 제거하기 위해, 이차원 컬럼 구성은 두 번째 열 (심장 – 절단) 내지 제으로부터 황화수소를 전송하는데 이용 학장 스위치로 사용된다. 액체 원유 샘플을 먼저 디메틸 열을 분리, 가벼운 가스는 심장 컷과 추가로 다른 빛 황 종에서 황화수소를 분리 할 수있는 결합 다공성 층 열린 관 (PLOT) 컬럼에 구분됩니다. 황화수소이어서 선택성의 추가 층을 추가하는, 화학 발광 황 검출기로 검출된다. 분리 및 황화수소의 검출 이후에, 시스템은 샘플에 존재하는 조 고비 점 탄화수소를 제거하기 위해 크로마토 그래피 및 무결성을 유지하기 위해 백 플러싱된다. 용해 된 황화수소는 1.1에서 500 페이지에 액체 샘플에서 정량화 된PM은, 시료의 넓은 범위의 적용 성을 입증. 방법은 또한 성공적 0.7 9,700 ppm의 황화수소로 측정하여, 원유 헤드 스페이스와 처리 가스 주머니로부터 기체 샘플의 분석에 적용되었다.
Introduction
건강 및 안전 규정과 경제가 석유 품질의 기능이기 때문에 원유의 정확한 분석은 석유와 가스 산업에 필수적이다. 원유 샘플의 수송을 보호하기 위해, 분리 또는 누출의 경우에 구현되는 안전 규정을 개발 조 샘플의 특성을 결정할 필요가있다. 특히, 황화수소의 정량화 (H 2 S)이 때문에 기상에서의 높은 독성에 중요하다; 100 ppm의 낮은 노출은 치명적인 (http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7783064.html) 1,2 될 수 있습니다. 조 질의 샘플에 용해 H 2 S는 일반적으로 3,4- 부식되는 것으로 간주되고, 오일 5-7을 치료하기 위해 사용 된 촉매를 비활성화 할 수있다. 원유 스트림으로부터 H 2 S 제거하여 이상적이지만, 방법없이 H 2 S를 용해, 제거가 치료의 성공 여부를 평가하기 위해 측정하기 곤란하다. 이러한 이유로,이 프로토콜은 disso을 측정하기 위해 개발 된lved H 등 캐나다의 오일 샌드 원유 무거운 원유 샘플 2 S.
표준 방법의 수는 점화기 또는 석유 계 연료 샘플에서 H 2 S의 정량화를 위해 존재하지만, 어느 것도 일반적으로 캐나다 오일 샌드로부터 추출 중질 원유와 함께 사용 검증되지 않았다. H 2 S 및 머 캅탄은 범용 오일 제품 (UOP) 메소드 (163) (8)에 의해 적정 방법을 이용하여 결정되지만,이 방법은 적정 곡선의 수동 판독 한 결과 사용자 해석 바이어스 앓고. 석유 (IP) (570)에있어서의 연구소 연료 유 샘플 (9), 및 간단하고 이동성으로부터 이점을 가열 전문 H 2 S 분석기를 사용하지만 무거운 샘플 10과 정확성이 부족하다. 재료 시험 (ASTM)의 미국 사회는 방법 D5623은 H에게 빛 석유 액체 2 S를 측정하기 위해 극저온 냉각 및 황 선택적 검출을 가스 크로마토 그래피 (GC)를 사용(11, 12). 이 표준은 따라서이 명세서에서 논의되는 프로토콜에 대한 기준으로 사용하고, 중질 원유에 적용될 수도 주위 분리를 사용할 수 있도록 개선 될 수있다.
GC는 원유 샘플의 분석을 위해 많이 사용되는 기법이다. 샘플을 고온에서 기화 유입되고, 분리는 기체상에서 발생한다. 그것은 쉽게 입구 가열시 액체 시료로부터 해방 될 때 기체 상 분리, H 2 S의 GC 분석에 이상적이다. GC 방법은 생성 및 사용 온도 프로그램에 따라 다른 샘플에 대한 맞춤형 열 구현 및 다차원 크로마토 13-15 이용 될 수있다. GC를 사용하여 H 2 S의 측정을위한 최근의 발전이있어왔다. 다차원 GC 및 학장 스위칭을 이용하여 H 2 S 및 기타 광 황화합물 측정 광과 중간 증류 물에서 입증 루옹 외., 그러나 본 방법은 갖고 있지아직 중질 원유 (16)에 적용되었다. 디 산조 등., GC를 사용하여 가솔린 2 S 그러나 그것은 또한 무거운 원유에 사용하고, 17 냉각 부 주위가 필요하지 않은 또한 정량화 H. 여기에 제시된 방법은 10 분 (루옹) 및 40 분 (디 산조)와 비교하여, 5 분간의 완료 분석 시간,이 이전의 방법에 비해 상당한 시간 절약을 보여준다. 불행하게도, 정확성을 비교하는 우리의 실험실에서 이러한 방법의 구현으로 인해 장비 및 시간 제한 할 수 없었습니다.
다차원 GC는 사용자가 두 열의 선택성보다는 하나의 열을 활용할 수있다. 기존 GC에서 분리 한 열을 발생합니다. 다차원 GC의 경우, 샘플은 분리 및 선택성을 향상 개의 상이한 컬럼상에서 분리된다. 학장 스위치 이차원 열 구성을 채용하는 데 사용되는 하나의 장치이다. 이 스위치는 무서운에 외부 밸브를 사용두 개의 출구 포트 중 하나에 18 ~ 20 스위치의 입구로부터 CT 기류. 첫번째 컬럼으로부터 유출 물은 어느 한 방향으로 지향 될 수있다; 이 경우, 빛 유황 가스는 다공성 층 열린 관에 제 1 분리에서 "마음 컷"21 (H)의 분리를위한 우수한 것으로 밝혀졌다 차 분리를위한 (PLOT) 열 다른 빛 유황 가스에서 2 S (http://www.chem.agilent.com/cag/cabu/pdf/gaspro.pdf) 22-24. 황 화학 발광 검출기는 황 화합물에 대한 선택성을 제공하고 심장 절단시 플롯를 컬럼으로 이동되었을 수있는 다른 빛 가스로부터 가능한 간섭을 제거, 검출에 사용된다. 원유 샘플에서 탄화수소 제 차원 컬럼 상에 보유되고, 백 플러시 과정에서 제거된다; 이 모든 오염 25-27에서 플롯 열을 보호합니다. 이 접근법은 성공적 항문에 구현 된변압기 오일 (28)의 산화 억제제의이 Analysis.
여기서, 이차원 GC 방법은 무거운 원유 샘플의 분석 용해 H 2 S의 정량에 이용된다. 방법 H 2 S 농도의 넓은 범위에 걸쳐 적용하는 것으로하고, 또한 H에게 기상 샘플 2 S를 측정하는데 사용될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
H 2 S의 최적 측정을 달성하기 위해,이 방법은 학장 스위치 역세과 황 화학 발광 검출기 (SCD)를 채용한다. 디메틸 폴리실록산 컬럼은 제 차원 GC 컬럼으로 사용하고, 그들은 PLOT 컬럼을 오염시키지 않도록 시료에 존재하는 중질 탄화수소의 이동을 지연시키는 역할을한다. 이 효과는 멋진 (50 ° C) 초기 분리에 의해 강화된다. 빛 가스는 첫 번째 차원의 칼럼을 통해 전달하고 더 분리를위한 마?…
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 |
References
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