叠合装置色谱分析优化

2023-10-17赵禹锟

河南化工 2023年10期

赵禹锟

(长春理工大学 , 吉林长春 130013)

叠合装置是利用混合碳四中异丁烯进行选择性叠合反应,进而生成双异丁烯化学产品。叠合产品双异丁烯主要成分2,4,4-三甲基-1-戊烯是一种无色、易挥发、易燃易爆的液体,溶于乙醚、苯和氯仿,不溶于水。在气相色谱分析中加入溶剂可以改善样品挥发性、峰形、分离,提高化合物的检测灵敏度[1]。叠合装置样品分析中各采样点样品采集前为了让叠合样品轻、重组分分离效果好,采样瓶中要加入丁酮试剂(每次加入量为耐压钢瓶的1/3),使样品充分溶解入丁酮中,再进行样品采集分析。丁酮是一种有机化合物,为无色透明液体,有类似丙酮气味,易挥发。能与乙醇、乙醚、苯、氯仿、油类混溶。对分析化验人员眼、鼻、喉、黏膜有刺激性,长期接触会对人体健康造成不同程度的伤害。采样器具里添加丁酮,增加了化验分析和采样作业的风险,也增加了废试剂处理的风险和成本。本研究在不加入丁酮溶剂的前提下,通过调整载气及其流速、柱温、进样器温度、检测器温度等色谱操作条件,观察主要组分反丁烯、顺丁烯、、碳五、仲丁醇、2,4,4-三甲基-1-戊烯(以下简称1-戊烯)、2,4,4-三甲基-2-戊烯(以下简称2-戊烯)、碳八、碳十二在调整前后色谱峰区域面积的变化,找出满足分析要求的色谱操作条件。

1 分析仪器及条件

①气相色谱仪:配有氢火焰检测器及注样器的岛津GC-2014C色谱仪,具有自动六通阀进样和柱头进样器进样。②色谱工作站:选用LabSolutions型色谱数据工作站,按面积归一化法定量计算各组分的含量。③色谱柱:HP-PONA石英毛细管柱(50 m×0.20 mm×0.50 μm)。④载气:高纯氮气,纯度>99.99%。⑤燃气:高纯氢气,纯度>99.99%。⑥助燃气:压缩空气,纯度要求无油污、无杂质。⑦检测器:FID检测器。⑧控制模式:压力、单左,分流比100,信号输出口CH2。⑨进样器具:50 μL或100 μL气密型耐压注射器(冷冻)进样。⑩进样量: 1 μL柱头进样。

2 结果与讨论

2.1 载气流量的影响

载气流量对峰面积的影响见表1。

表1 载气流量对峰面积的影响

由表1可知,流量<30 mL/min,碳五以下峰尖几乎并拢,分离效果不好。流量>30 mL/min,各组分的出峰时间相对较长, 造成载气的浪费。因此,载气流量为30 mL/min时,效果最佳。

2.2 柱温的影响

柱温的选择要针对样品中各组分的沸点范围而定,柱温的高低直接影响到峰形和分离性能,减少丁酮溶剂的加入对各组分的影响。

通过建立正交试验表,以反丁烯、顺丁烯、碳五、仲丁醇、碳八、1-戊烯、2-戊烯、碳十二的出峰面积为影响因子,利用SPSS软件,进行线性回归分析,再进行分析试验验证,确定出适宜操作点见表2。

表2 柱温调整变化

2.3 检测器温度的选择

对于气相色谱而言,一般检测器的温度高于柱温,以保证样品在检测器内不冷凝。此外,在FID检测器中由于氢气燃烧产生大量水,若检测器温度<100 ℃,水不能以蒸汽状态从检测器中排出,会导致灵敏度下降,噪声增加。本实验分别考察了检测器不同温度对组分响应值的影响,结果见表3。

由表3可知,检测器温度在280 ℃左右变化时,对各组分的响应值无明显影响,各组分峰面积响应值达到最大,本实验选择280 ℃作为检测器温度。

2.4 进样器温度的选择

进样口温度主要由样品的沸点范围决定,同时还要考虑色谱柱的使用温度,即要保证待测样品全部瞬间气化,又不能使待测组分发生热分解。实验分别考察了进样口在不同温度条件下,各组分响应值的变化,结果见表4。由表4可知,在进样口温度为230 ℃时,由于各组分未达到完全均匀汽化,各组分峰面积响应值并未达到最大。进样口温度在250 ℃时,各目标组分均达到完全均匀的汽化,进样口温度对FID检测信号的响应值无明显影响,故本实验选择进样口的温度为250 ℃。