على الخط تحليل النيتروجين التي تحتوي على مركبات في مصفوفة الهيدروكربونية مجمع

الهدف العام من هذه التجربة هو الكشف عن المركبات التي تحتوي على النيتروجين وتقدير كميتها في مصفوفة هيدروكربونية معقدة. تعالج هذه الطريقة تساؤلات في مجال الهندسة الكيميائية والصناعات البتروكيماوية، مثل التحليل الكامل لتدفق المواد الخارجة من وحدة التكسير بالبخار أو التدفقات البتروكيماوية الأخرى. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في كونها شاملة وكمية.

تمتد تداعيات هذه التقنية لتشمل طيف الكشف عن منتجات تتبع البخار، لأنها توفر تحليلاً كمياً موثوقاً للمركبات المحتوية على النيتروجين في تيار التدفق الخارج من المفاعل. توفر هذه الطريقة رؤية معمقة حول كيمياء الهيدروكربونات المحتوية على النيتروجين، ولكن يمكن تطبيقها أيضاً على عمليات أخرى، مثل التحلل الحراري السريع للكتلة الحيوية. وبشكل عام، سيواجه الباحثون الجدد في هذه الطريقة تحديات تتعلق بأخذ العينات في درجات حرارة عالية.

لبدء هذا الإجراء، قم بوزن قارورتين زجاجيتين باستخدام ميزان تحليلي وسجّل القيم المقاسة. أضف حوالي 25 milligrams من المعيار الداخلي، 2-Chloropyridine، إلى القارورة الأولى. بعد ذلك، قم بتصفير الميزان مع القارورة الأولى وأضف حوالي 1,100 milligrams من عينة زيت صخري.

رج القارورة برفق لخلط المزيج. ضع القارورة الثانية على الميزان وقم بتصفير الميزان. انقل حوالي 25 milligrams من المزيج المُحضّر إلى القارورة الثانية، ثم أضف حوالي 450 milligrams من عينة زيت السجيل الأصلية.

أجرِ تحليل GC-NCD ثنائي الأبعاد باستخدام جهاز GC ثنائي الأبعاد مجهز بمعدل تبريد مبرد بسائل ثاني أكسيد الكربون ثنائي المرحلة. أولاً، قم بتوصيل عمود PONA غير القطبي للبعد الأول مباشرة بعمود BPX50 متوسط القطبية للبعد الثاني. طبق ظروف التشغيل ثنائية الأبعاد المحسنة للكشف عن المركبات المحتوية على النيتروجين في الزيت الصخري عن طريق ضبط المعلمات في البرنامج.

بالنسبة لجهاز NCD، اضبط معدلات التدفق عند 5 و11 مللي لتر في الدقيقة للهيدروجين والأكسجين على التوالي، مع الحفاظ على درجة حرارة الموقد عند 925 درجة مئوية في وحدة التحكم المزدوجة في البلازما الخاصة بالكاشف. بعد ذلك، قم بحقن العينة باستخدام جهاز أخذ العينات التلقائي عن طريق بدء التحليل عبر البرنامج. وأثناء تجربة التحليل المباشر، قم بتغذية الهبتان والماء باستخدام مضخة دورانية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر من خلال ضبط معدل التدفق باستخدام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، وقم بإدخال البيريدين إلى قسم الحمل الحراري في المفاعل عن طريق ضبط سرعة المضخة المكبسية يدويًا.

قبل قسم التفاعل في الفرن، قم بتبخير وخلط المواد الخام في منطقتين يتم تسخينهما بشكل منفصل عند درجة حرارة 500 درجة مئوية. والآن، قم بتطبيق ملف تعريف حراري على المفاعل المصنوع من الفولاذ المسبوك بطول 12.4 متر وقطر داخلي 9 مليمتر من خلال ضبط درجات الحرارة في المناطق الخمس المسخنة باستخدام نظام PLC. بعد ذلك، أضف النيتروجين السائل داخل فرن GC لخفض درجة الحرارة إلى 40 درجة مئوية تحت الصفر.

بالنسبة لجهاز NDC، اضبط معدلات التدفق يدويًا عند 5 و 11 ملليلتر في الدقيقة للهيدروجين والأكسجين على التوالي، مع الحفاظ على درجة حرارة الحارق عند 925 درجة مئوية. بعد ذلك، قم بأخذ عينة من تدفق المصنع التجريبي على الخط في درجة حرارة تتراوح بين 400 و 500 درجة مئوية، وذلك عن طريق تحويل الصمام الهوائي سداسي المنافذ وثنائي الاتجاه إلى وضع التطهير باستخدام جهاز PLC وشطف حلقة العينة لمدة دقيقتين على الأقل. عقب ذلك، قم بتحويل الصمام الهوائي سداسي المنافذ وثنائي الاتجاه إلى وضع الحقن باستخدام جهاز PLC.

لتحضير المعيار الداخلي، يتم إذابة اثنين من الـ chloropyradine في n hexane وتحريك الخليط يدويًا. يُضاف المعيار الداخلي بشكل مستمر عن طريق ضخ الخليط المُحضّر عبر خط نقل شعري يتم وضعه مركزيًا في تدفق المنتج قبل نظام أخذ العينات. يظهر هنا المخطط الكروماتوغرافي الذي تم الحصول عليه باستخدام GC-NCD ثنائي الأبعاد غير متصل (offline) لتوصيف المركبات التي تحتوي على النيتروجين في الزيت الصخري.

تم تحديد عدة مركبات وتقدير تركيزاتها. احتوت العينة التي تم تحليلها على 4.21% وزناً من المركبات المحتوية على النيتروجين، والتي تنتمي بشكل أساسي إلى فئة البيريدين. وقد استُخدم تحليل GC tof MS ثنائي الأبعاد عبر الإنترنت للمؤثر الخارج من المفاعل أثناء التحلل الحراري لمزيج البيريدين والهبتان لتحديد نواتج التفاعل وتعيين أزمنة استبقاء المركبات لظروف الفصل الكروماتوغرافي المختارة.

استُخدم تحليل GC FID ثنائي الأبعاد لتحديد تركيبة التدفق الخارج من المفاعل عند استخدام البخار كمخفف. وتُدرج هنا تركيزات المنتج التي تم الحصول عليها. كما تم اختبار طريقة GC-NCD ثنائية الأبعاد المتصلة (on line) في ظل ظروف مختارة لتجنب تحلل البيريدين، وقِيس تركيز البيريدين الذي بلغ 819 جزء في المليون وزناً باستخدام استجابة الكاشف التي تم الحصول عليها وتركيز المعيار الداخلي المعروف.

كان الخطأ النسبي للقياس أقل من ثلاثة بالمئة. تظهر هنا الكروماتوغرامات ثنائية الأبعاد لـ FID و GC NCD لتجربة تكسير الهبتان بالبخار مع البيريدين. تم الكشف عن عدة مركبات تحتوي على النيتروجين، وتم تحديد تركيز النيتروجين في تدفق التفاعل بـ 124.5 جزء في المليون وزناً، وهو ما يقابل استرداداً للنيتروجين بنسبة 98.5 بالمئة.

بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكنها تقديم نتائج دقيقة حتى بالنسبة للتراكيز الضئيلة من المكونات التي تحتوي على النيتروجين. وأثناء تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر إضافة كمية من المعايير الداخلية تعطي تركيزاً مشابهاً لتركيز النواتج القابلة للكشف. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الحركية الكيميائية لتحلل الهيدروكربونات التي تحتوي على النيتروجين.

ويتم ذلك بدقة أعلى بكثير. بعد مشاهدة هذا الفيديو، ينبغي أن تكون لديك معرفة جيدة بكيفية منع التمييز ضد المركبات ذات نقاط الغليان المرتفعة أثناء أخذ العينات عبر الإنترنت. إن قوة الفصل العالية لتقنية GC ثنائية الأبعاد المقترنة بكاشف عالي الحساسية والانتقائية تتيح لنا تجاوز أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا، وتوفر نتائج قابلة للقياس الكمي ودقيقة وقابلة للتكرار.

لا تنسَ أن العمل مع المركبات المحتوية على النيتروجين قد يكون خطيراً للغاية. لذا يجب تحضير المحاليل والعينات في منطقة جيدة التهوية.