該儀器考慮我國汽油組成的特點(diǎn)和規(guī)格要求，采用氣相色譜方法測定汽油中的飽和烴、烯烴、芳烴等烴族組成及苯含量。本方法采用直接進(jìn)樣，允許測定試樣的烯烴含量上限為65%，除測定烯烴含量外，可直接測定出汽油中的芳烴含量和苯含量。
       
采用氣相色譜的方法，依據(jù)不同色譜柱對(duì)烴族組分吸附性及色譜特性的差異，使汽油中的主要烴族組分分離，用氫火焰離子化檢測器(FID)檢測，通過記錄的各烴族組分的色譜峰面積，采用校正的歸一化方法計(jì)算汽油中有關(guān)烴族組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。
       汽油樣品應(yīng)用范圍：
       ◆終餾點(diǎn)低于205℃以下的石油餾分中飽和烴、烯烴、芳烴和苯含量的測定。
       濃度范圍(質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù))：
       ◆烯烴含量：5~65%
       ◆芳烴總量：5~50%
       ◆苯含量：0.3~5%
       
1、前言
       
在車用無鉛汽油的國家標(biāo)準(zhǔn)GBl7930—1999中指定用熒光指示劑吸附法(簡稱FIA法，GB/T11132—1989)測定汽油烴族組成。該方法在使用時(shí)由于涉及吸附劑性能、汽油組成分布、試驗(yàn)裝置、操作習(xí)慣等多方面因素的影響，結(jié)果的再現(xiàn)性允許范圍較寬。如該方法對(duì)烯烴含量為35%的汽油，允許再現(xiàn)性為8.2%，如此大的偏差范圍，對(duì)煉油催化劑和工藝的研究、生產(chǎn)過程的控制，以及產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)測會(huì)帶來許多不利的影響，此外FIA法的操作成本和分析時(shí)間都比較長。為提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度，獲得更為詳盡的汽油組成信息，人們在采用毛細(xì)管色譜測定汽油組成方面做了大量的研究工作，但色譜峰識(shí)別的可靠性最終會(huì)影響汽油烴族組成(PIONA)分析結(jié)果的可靠性，特別對(duì)高烯烴汽油樣品的測量偏差較大。
       
為避免烴組分識(shí)別對(duì)分析結(jié)果的影響，根據(jù)色譜分離的原理，人們開始探索采用多維氣相色譜(MGC)技術(shù)測定汽油烴族組成，但在方法回收率和烯烴捕集容量上存在問題。采用色譜技術(shù)測定汽油總烯烴含量(ASTM D6296)和汽油詳細(xì)組成的方法(ASTM D6293)已得到ASTM的認(rèn)可。上述2個(gè)方法中，儀器的設(shè)計(jì)和方法的建立均以低烯烴含量的汽油為分析對(duì)象，捕集阱的吸附容量較小，使用范圍要求直接進(jìn)樣的烯烴含量不得超過5%，否則必須進(jìn)行稀釋處理。顯然這2種方法在分析我國較高烯烴含量的汽油時(shí)受到限制，并且儀器的價(jià)格也比較昂貴。鑒于我國汽油的生產(chǎn)以催化裂化汽油為主，汽油中烯烴含量較高，為提高汽油烯烴和芳烴含量測定的準(zhǔn)確性和精密度，提高分析方法的可操作性，縮短分析周期、降低試驗(yàn)成本，提出了新型的烯烴捕集材料和色譜操作程序，并對(duì)建立的分析方法進(jìn)行了考察驗(yàn)證，確證了方法的可靠性，并形成儀器、方法和軟件的成套分析技術(shù)。
      
2、實(shí)驗(yàn)部分
     
 2.1 儀器
       
(1)雙柱箱多維氣相色譜儀，研制。儀器系統(tǒng)包括主、輔2個(gè)色譜柱箱，每個(gè)柱箱均可進(jìn)行恒溫或程序升溫操作，具有可控溫閥箱，內(nèi)裝4個(gè)自動(dòng)切換六通閥，分析過程中樣品流經(jīng)的閥件和管線均按確定溫度控溫。
       
(2)N2000型色譜工作站，用于記錄和處理色譜圖，分析結(jié)果由汽油組成分析軟件計(jì)算。
     
 2.2 試劑與樣品
       
試驗(yàn)用試劑主要有：正戊烷、正己烷、正庚烷、異辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正戊烯、正己烯、正庚烯、異辛烯、正壬烯、正癸烯、正十一烯、苯、二甲苯，均為分析純。汽油樣品包括催化裂化汽油和成品汽油。
       
2.3 色譜柱
       
極性分離柱，固定液為N，N—雙(a—氰乙基)甲酰胺(BCEF)，載體為6201紅色硅藻土載體；烯烴捕集阱，石科院研制。
     
 2.4 分析程序
       
閥及色譜柱的連接見圖1。進(jìn)樣時(shí)閥狀態(tài)及載氣流路見狀態(tài)l，取0.1~0.2uL汽油樣品進(jìn)樣，經(jīng)色譜儀器氣化室氣化，通過六通閥進(jìn)入主控溫柱箱中的極性分離柱，分析過程中主控溫柱箱保持恒溫105℃，芳烴組分與飽和烴、烯烴組分在BCEF柱中分離。當(dāng)飽和烴、烯烴通過位于輔控溫柱箱中的烯烴捕集阱時(shí)，在輔控溫柱箱初始溫度100℃下，烯烴組分被烯烴捕集阱選擇性保留，飽和烴則通過烯烴捕集阱，進(jìn)入檢測器檢測；待飽和烴組分流出后，切換六通閥3B(見狀態(tài)2)，烯烴捕集阱脫離載氣流路，輔控溫柱箱開始升溫至180℃，芳烴組分中的苯由極性分離柱經(jīng)平衡柱進(jìn)入檢測器檢測；為縮短其它芳烴組分的出峰時(shí)間，切換六通閥3，使極性分離柱形成反沖狀態(tài)(狀態(tài)3)，經(jīng)平衡柱進(jìn)入檢測器檢測；當(dāng)輔控溫柱箱達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，切換六通閥3B，烯烴捕集阱選擇性保留的烯烴的脫附(狀態(tài)4)，并進(jìn)入檢測器檢測，整個(gè)分析周期結(jié)束。整個(gè)分析過程中，控溫閥箱保持一定溫度(140℃)，防止樣品冷凝。

        
3、結(jié)果與討論
       
3.1 分離模式設(shè)計(jì)
        
考慮新的汽油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)組成指標(biāo)提出的要求，分析方法建立的目標(biāo)是通過一次色譜進(jìn)樣測定汽油中的烯烴總量、芳烴總量和苯含量。樣品進(jìn)入色譜系統(tǒng)后，首先通過極性分離柱將汽油分為脂肪族組分和芳香族組分，脂肪族組分通過烯烴捕集阱對(duì)烯烴化合物進(jìn)行選擇性保留，使飽和烴和烯烴分離。當(dāng)飽和烴從烯烴捕集阱中流出后，通過閥切換使烯烴捕集阱脫離載氣流路，此時(shí)芳烴組分通過平衡柱進(jìn)入檢測器檢測，首先是洗脫苯，為縮短分析時(shí)間通過閥切換對(duì)其它芳烴組分進(jìn)行反沖，直接測定除苯外的其它芳烴總量。在芳烴洗脫的同時(shí)，對(duì)位于輔助箱中的烯烴捕集阱加熱至烯烴脫附溫度，當(dāng)芳烴組分全部流出后，通過閥切換使烯烴捕集阱重新進(jìn)入載氣流路，并進(jìn)入檢測器檢測。由于涉及多柱操作且極性分離柱的分離溫度與烯烴捕集阱的吸附和脫附溫度不同，實(shí)現(xiàn)上述過程必須通過具有多道控溫的色譜系統(tǒng)完成。按設(shè)計(jì)的分離模式及色譜操作程序得到的催化裂化汽油的色譜圖見圖3。各烴族組分得到很好分離，分析周期僅為12min，大大少于FIA方法及ASTM D6296(約30min)、ASTM D6293(約180 min)的操作時(shí)間。