5 באוגוסט 2016
שיטה המשלבת כרומטוגרפיה גז דו-מימדי מקיף עם זיהוי chemiluminescence חנקן פותחה ויושמה ניתוח on-line של תרכובות המכילות חנקן במטריצה פחמימנים מורכבים.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לזהות ולכמת תרכובות המכילות חנקן במטריצת פחמימנים מורכבת. שיטה זו נותנת מענה לשאלות בתחום ההנדסה הכימית והתעשייה הפטרוכימית, כגון ניתוח מלא של זרם הקולחין של מפצח קיטור או זרמים פטרוכימיים אחרים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מקיפה וכמותית.
ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על ספקטרום הזיהוי של מוצרי מעקב קיטור מכיוון שהיא מספקת ניתוח אמין וכמותי של תרכובות המכילות חנקן בזרם הקולחין של הכור. שיטה זו מספקת תובנה לגבי הכימיה של חנקן המכיל פחמימנים, אך ניתן ליישם אותה גם בתהליכים אחרים, כגון שיתוק מהיר של ביומסה. בדרך כלל, חוקרים חדשים בשיטה זו יתמודדו עם אתגרים הקשורים לדגימה בטמפרטורה גבוהה.
כדי להתחיל בהליך זה, שקלו שני בקבוקוני זכוכית באמצעות איזון אנליטי ושימו לב לערכים הנמדדים. הוסף כ-25 מיליגרם של התקן הפנימי, 2-כלורופירידין, לבקבוקון הראשון. לאחר מכן, יש להפריד את האיזון עם הבקבוקון הראשון ולהוסיף כ-1,100 מיליגרם של דגימת שמן פצלים.
מנערים בעדינות את הבקבוקון כדי לערבב את התערובת. הניחו את הבקבוקון השני על האיזון וטרדו את היתרה. מעבירים כ-25 מיליגרם מהתערובת המוכנה לבקבוקון השני, ולאחר מכן מוסיפים כ-450 מיליגרם מדגימת שמן הפצלים המקורית.
בצע את ניתוח GC-NCD הדו-ממדי באמצעות מכשיר GC דו-ממדי המצויד במודולטור פחמן דו חמצני נוזלי קריוגני דו-שלבי. ראשית, חבר את עמודת ה-PONA הלא קוטבית של הממד הראשון ישירות לעמודת BPX50 של הממד השני באמצע הקוטב. החל את תנאי ההפעלה הדו-ממדיים המותאמים לזיהוי תרכובות המכילות חנקן בשמן פצלים על ידי הגדרת הפרמטרים בתוכנה.
עבור ה-NCD, הגדר את קצבי הזרימה ל-5 ו-11 מיליליטר לדקה עבור מימן וחמצן בהתאמה, תוך שמירה על טמפרטורת המבער על 925 מעלות צלזיוס בבקר הפלזמה הכפול של הגלאי. לאחר מכן, הזרקו את הדגימה באמצעות הדגימה האוטומטית על ידי התחלת הניתוח באמצעות התוכנה. במהלך ניסוי הניתוח המקוון הזינו הפטן ומים באמצעות משאבה סיבובית מבוקרת מחשב על ידי הגדרת קצב הזרימה באמצעות הבקר הלוגי הניתן לתכנות, או PLC והכנסת פירידין לקטע הסעת הכור על ידי הגדרה ידנית של מהירות משאבת הבוכנה.
לפני קטע התגובה של הכבשן יש להתאדות ולערבב את מלאי ההזנה בשני אזורים מחוממים בנפרד הנשמרים בטמפרטורה של 500 מעלות צלזיוס. כעת, הטיל פרופיל טמפרטורה על כור הפלדה הסגסוגת באורך 12.4 מטר ובקוטר פנימי של 9 מילימטר על ידי קביעת הטמפרטורות בחמשת האזורים המחוממים באמצעות ה-PLC. לאחר מכן הוסף חנקן נוזלי בתוך תנור ה- GC כדי להוריד את הטמפרטורה למינוס 40 מעלות צלזיוס.
עבור ה-NDC, הגדר ידנית את קצבי הזרימה ל-5 ו-11 מיליליטר לדקה עבור מימן וחמצן בהתאמה, תוך שמירה על טמפרטורת המבער על 925 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, דגמו את שפכי מפעל הפיילוט בקו שבין 400 ל-500 מעלות צלזיוס על ידי סיבוב תחילה של השסתום הדו-כיווני הפנאומטי בעל שש היציאות למצב הטיהור באמצעות ה-PLC ושטיפת לולאת הדגימה למשך שתי דקות לפחות. לאחר מכן, סובב את השסתום הדו-כיווני הפנאומטי בעל שש היציאות למצב ההזרקה באמצעות ה-PLC.
להכנה סטנדרטית פנימית, ממיסים שני כלורופירידין ב-n הקסאן ומערבבים ידנית את התערובת. הוסף את התקן הפנימי ברציפות על ידי שאיבת התערובת המוכנה דרך קו העברה נימי הממוקם במרכז זרם המוצר לפני מערכת הדגימה. הכרומטוגרמה המתקבלת באמצעות GC-NCD דו-ממדי לא מקוון לאפיון תרכובות המכילות חנקן בשמן פצלים מוצגת כאן.
זוהו כמה מתחמים ונקבעו ריכוזם. הדגימה שנותחה הכילה 4.21 אחוזי משקל של תרכובות המכילות חנקן, השייכות בעיקר למחלקת הפירידינים. ניתוח GC tof MS דו-ממדי מקוון של הכור העשיר במהלך פירוליזה של תערובת פירידין הפטן שימש לזיהוי תוצרי התגובה ולקביעת זמני שימור התרכובות עבור התנאים הכרומטוגרפיים שנבחרו.
ניתוח GC FID דו-ממדי שימש לקביעת הרכב השפע של הכור תוך שימוש בקיטור כמדלל. ריכוזי המוצרים המתקבלים מפורטים כאן. שיטת GC-NCD הדו-ממדית המקוונת נבדקה בתנאים שנבחרו כדי למנוע פירוק של פירידין, וריכוז הפירידין של 819 חלקים למיליון משקל נמדד באמצעות תגובת הגלאי שהתקבלה והריכוז הסטנדרטי הפנימי הידוע.
השגיאה היחסית במדידה הייתה פחות משלושה אחוזים. הכרומטוגרמות הדו-ממדיות FID ו-GC NCD של ניסוי פיצוח קיטור הפטן עם פירידין מוצגות כאן. זוהו מספר תרכובות המכילות חנקן וריכוז החנקן ושפע התגובה נקבע כ-124.5 חלקים למיליון משקל, המקביל להתאוששות חנקן של 98.5 אחוזים.
לאחר שליטה, טכניקה זו יכולה לייצר תוצאות מדויקות אפילו עבור ריכוזי עקבות של רכיבים המכילים חנקן. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להוסיף כמות של התקנים הפנימיים שייתנו ריכוז דומה לריכוז המוצרים הניתנים לזיהוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הקינטיקה הכימית של שיתוק חנקן המכיל פחמימנים.
וזאת ברמת דיוק גבוהה משמעותית. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד למנוע אפליה של תרכובות נקודת רתיחה גבוהות במהלך דגימה מקוונת. עוצמת ההפרדה הגבוהה של GC דו-ממדי בשילוב עם גלאי רגיש וסלקטיבי מאוד מאפשרים לנו ללכת הרבה מעבר למצב החדש, והוא מספק תוצאות הניתנות לכימות, מדויקות וניתנות לשחזור.
אל תשכח שעבודה עם תרכובות המכילות חנקן עלולה להיות מסוכנת ביותר. יש להכין פתרונות ודוגמאות באזור מאוורר.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מאמר זה מציג שיטה המשלבת כרומטוגרפיה גזית דו-ממדית מקיפה עם זיהוי זיהרור כימי של חנקן לניתוח תרכובות המכילות חנקן במטריצות פחמימנים מורכבות. הטכניקה רלוונטית במיוחד ליישומים בהנדסה כימית ובתעשייה הפטרוכימית.
This method enables comprehensive and quantitative analysis of nitrogen-containing compounds in complex hydrocarbon matrices, addressing a critical need in petrochemical process optimization and environmental compliance. By providing reliable detection of species that influence thermal process operations and pose environmental hazards, it supports mechanistic de-risking in steam cracking and related unit operations. The technique enhances predictive confidence in feedstock evaluation and reaction pathway understanding for downstream processing decisions.
The method integrates into discovery workflows by providing quantitative effluent analysis that informs reaction optimization and feedstock selection, particularly for nitrogen-containing hydrocarbon systems under thermal stress.