Name: オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 49 s
Description: 学ぶ 全2次元ガスクロマトグラフィーと窒素化学発光検出を用いた複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物のオンライン分析法。石油化学産業や環境モニタリングにおける定量的評価に応用可能です。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

フランダースの科学技術を通じてイノベーションの推進研究所（IWT）と「フランダース政府による長期構造Methusalem資金」でサポートされているSBOプロジェクト「Bioleum」（IWT-SBO 130039）が認められています。

注意：使用する前に、すべての化合物の関連物質安全データシート（MSDS）を参照してください。適切な安全対策をお勧めします。個人用保護具を使用しながら、ソリューションおよびサンプルは、ドラフト内で準備する必要があります。ベストプラクティスは、安全メガネ、保護実験用手袋、白衣、完全長ズボン、およびクローズドつま先の靴の使用を意味します。いくつかの反応物質との反応生成物は、急性毒性と発癌性があることができるように反応器を適切に密封されるべきです。 1.オフラインGC×GC-NCD分析<ol><li> GC分析×オフラインGC用サンプルの調製 <ol><li>内部標準として2-クロロピリジンを選択します。調製された試料における内部標準の濃度を分析混合物中に存在する窒素含有化合物の濃度の範囲内であることを確認します。内部標準の濃度は、検出限界Oよりも少なくとも10倍高くなければなりませんNCD F。さらに、内部標準の濃度は、試料中の最高濃度の窒素化合物の濃度よりも2倍以上大きくすべきではありません。 </li><li>準備し、化学天秤を使用して、2つのガラスバイアルの重量を量ります。 </li><li>化学天秤を用いて、第1バイアルに2-クロロピリジンの20.498 ​​mgの追加。 </li><li>第1のバイアルとのバランスを風袋引きし、頁岩油試料の1024.287 mgの追加。静かにバイアルコンテンツを混ぜます。 </li><li>第2のバイアルに調製された混合物の23.369 mgのを転送し、元のシェールオイルサンプルの435.195ミリグラムを追加します。サンプル中の内部標準の得られた濃度は約1000重量ppmです。 </li></ol></li><li> GC-NCD分析および操作条件×GC <ol><li>二段極低温液体CO 2変調器45を搭載したGC×GCを用いて分析を行います。 <ol><li>最初の次元非極性coluを接続します直接二次元半ば極性カラムにMN（PONA、0.5μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×50メートルのL）（BPX-50、0.25μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×2メートルのL）。 表1に示すパラメータを用いて、頁岩油中の窒素含有化合物の検出のために最適化されたGCの動作条件×GCを適用します。 </li><li>補足表に記載されている設定で、オートサンプラを使用してサンプルを注入します。 </li></ol></li><li> NCDは、5および11 mlの分に流量を設定-1 H 2及びO 2についてそれぞれ、1,198 K.使用で100ヘルツのデータ取得レートを燃焼温度を保ちつつ。検出器の設定は、 表1に示されています。 </li></ol></li><li> 結果の再処理 <ol><li> NCDのデータシステムを使用してデータ収集を行います。解析ソフトウェア（ 例えば、GCに.CDFファイルとインポートに生データをエクスポートします。画像）。 </li><li>保持時間を決定するために、等高線図を構築するために、分析ソフトウェアを使用して、ソフトウェア・プロトコルに従ってピークフィッティングとブロブの統合を実行します。特定の炭素数を有する特定の窒素基の化合物として、各ブロブを特定します。 注：NCDの応答信号は、したがって、試料中の窒素含有化合物の定量化のための手順は簡単である、等モル6,46,47,48です。 </li><li>以下の式を使用して検出された化合物の濃度を計算します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq1.jpg" /> V iとV stが窒素含有化合物iと内部標準のピークボリュームは、それぞれどこ。stは内部標準化合物の濃度である、N iは、化合物中の窒素原子の数であるW I、iとM ST M </サブ&gt;それぞれ窒素含有化合物及び窒素内部標準のモル質量6です。 </li></ol></li></ol> 2.オンライン分析<ol><li> パイロットプラントの蒸気分解装置 注：供給部、炉/反応器部分と分析部：パイロットプラントのスチームクラッカーの3つのセクションで構成されています。ユニットは、他の場所で18,49,50,51詳細に説明します。セットアップの概略説明は補足情報に記載されています。 <ol><li>ヘプタンは、プログラマブル論理コントローラ（PLC）を使用して流量を設定することにより、コンピュータ制御ロータリーポンプを使用して供給されるように実験中、手動ピストンポンプの回転数を設定することにより、原子炉対流部にピリジンをご紹介します。使用される希釈剤は、試験の目的に依存し、変化させることができます。実験の要件に応じて、ヘリウム及び窒素のためのガスコントローラを使用dilutionは、スチーム希釈水供給ポンプ周波数を調節します。 </li><li>炉の反応部に先立ち、2別々に加熱されたゾーンで原料を蒸発させ、混合は、773 Kの温度に保た</li><li> PLCを使用して5加熱ゾーンの温度を設定することにより、インコロイ800HT 12.4メートル、長さ9ミリメートル内径の反応器への温度プロファイルを課します。プロセス条件を変化させた種々の実験を行うことができます。 表2に概説した方法のテストを実行するために適用されるプロセス条件を使用。 </li></ol></li><li> 解析の方法論 <ol><li> 3つの検出器は、可能な限り多くの化合物を検出するために、並列チャネル上で作業を備えた製油所ガス分析器（RGA）を使用します。二つTCDのとFIDは、反応生成物を分離するための3つの異なるカラムを使用して、4個の炭素原子までCO、CO 2、H 2、および炭化水素の検出を可能にします。 RGA設定が広報されています表3にesented。 </li><li> GC・セットアップ×GCの場合、最初の次元と0.15ミリメートルのID×半ば極性BPX-50（2メートルLにカラム（0.5μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×50メートルのL）、非極性PONAを使用二次元で0.15ミクロンのD f）は列を×。オーブンの温度はGCオーブン内部の液体窒素を添加することにより233 Kまで低下させることができることを確認してください。オンライン分析のために、表4に与えられたGCの設定×GCを使用してください。 </li><li>そのTOF-MS電子衝撃イオン化を確認すると、ソフトウェアでこれらの値を設定することで70 eVであり、検出器電圧1700 Vです。さらに、同じソフトウェアで15から400 amuの質量範囲で30スペクトル/秒に取得頻度を設定します。 </li><li> NCDのために、手動で5および11 mlの分に流量を設定-1 H 2及びO 2についてそれぞれ、1,198 Kでバーナーの温度を維持し、データ取得レートが100Hzであることが必要があります。 </li> &lt;FID H 2、空気及びN 2（メイクアップガス）の流量について李&gt;はそれぞれ35、350と35ミリリットル分-1です。 FID温度は100ヘルツのデータ取得速度で573 Kに設定されていることを確認してください。 </li><li> （ - 773 K 673）パイロットプラントの運転中、高温で、すなわち 、オンラインパイロットプラント排水をサンプリングします。オーブン573 Kに保持し、サンプリングに位置し、バルブベースのサンプリングシステムを使用し、 図1を参照してください。 <ol><li> PLCを使用して、 図1aに示す位置に空気圧6ポート2ウェイバルブを回して、少なくとも2分間のサンプルループをフラッシュします。 </li><li> PLCを使用して、 図1bに示す位置まで空気圧6ポート2ウェイバルブを回し、サンプルループから気体試料はヘリウムで運ばれ、GC×GC選択に注入されます。 20秒間注入位置でバルブを保管してください。 図1aに示す位置に戻って空気圧の6ポート2ウェイバルブを回します。 </li> &lt;/ OL&gt; </li></ol></li><li> 内部標準添加 <ol><li> NCD分析のための内部標準として2-クロロピリジンを使用してください。この化合物の導入量は、実験（ 表2に示す値）の目的に依存します。 、正確かつ均一に2-クロロピリジンを追加のn-ヘキサン中に化合物を溶解する（値は表2に示される）と穏やかにするためには、調製後、混合物をかき混ぜます。 </li><li>集中的サンプリングシステムの前に生成物流中に配置される毛管移送ラインを介して調製された混合物をポンプで連続的に内部標準に2-クロロピリジンを加えます。この目的のために蠕動ポンプを使用し、流量安定（ 表2に示す値）を維持します。 </li></ol></li><li> データの取得および定量 <ol><li> TOF-MSを用いて得られたデータを取得し、製品識別の結果を使用してretenti確立反応生成物の時間に。取得とFIDから得られたデータの再処理は、結果の再処理に手順と同様適用されるには、セクション1.3.2で説明したように、NCDを使用して収集しました。 </li><li>内部標準18を使用して、生成物の収率を再計算します。連続的に生成物流れに固定された窒素量（N 2）を導入し、 図2に示すように、参照化合物として使用します。 </li><li>異なる機器で得られたデータを結合します。検出器に応じて、各化合物についての較正係数を適用します。 <ol><li> 1にメタン校正係数を設定します。 </li><li>キャリブレーションによってRGA上の検出可能な永久ガスメタンに比べてレスポンスファクタを取得します。相対応答因子は、キャリブレーションによって決定されたGC×GCで検出されたすべての主要な化合物のためにそれを確認してください。マイナー製品についてディーツ52によって報告されたFIDの較正係数を使用しています。交流のための応答係数の場合ompoundはDierickx らによって開発されたグループ寄与法を使用して値を計算し、使用できません。53。 </li><li>メタン二次内部標準として機能し、その濃度は、GC-FIDクロマトグラム×GCのピークに基づいて濃度を決定するために必要とされます。したがって、式2を用いて、メタン質量流量を決定します。 <img alt="式（2）" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq2.jpg" /> CH4およびf N2 fはそれぞれTCD上のメタンと窒素の較正係数である場合、。CH4、N2は一方で、分析中に得られたピークの領域であります<img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq3.jpg" />窒素の質量流量は、廃液流に添加されます。 </li></ol></li><li>セクション1.3.3で説明した手順を適用することによって生成物を含む窒素の定量を行います。 </li></ol></li></oL&gt;

著者らは開示するものは何もない。

記載の実験手順は、成功した総合的なオフラインとオンライン同定および研究試料中の窒素含有化合物の定量化を可能にしました。 シェール油における窒素含有化合物の分離は、 図3に示すように、GC-NCD×GCを用いて達成した。NCDは、識別のために使用することができないので、観察された種の保持時間は、分析を行うことにより、予め設定される必要がありますそれぞれの検出方法18,54のためのキャリアガス流量の最適化の詳細な手順に基づいて、TOF-MSに連結GC×GCで。流量適応は、異なる検出器18を使用して得られたクロマトグラム上の化合物の類似の保持時間をもたらします。確立されたTOF-MS保持時間に加えて、文献データとコバッツ保持指標は、化合物の暫定的な同定のために使用しました。正確なquantifを有効にするには個々の化合物のication、内部標準は、試料中の他の化合物からのピークがピークの重複を回避するように選択されるべきです。二次元分解能は1.5〜15よりも高くする必要があります。反復測...

光甘い原油の埋蔵量は徐々に減少され、したがって、代替の化石資源は、エネルギー及び石油化学産業で使用されると考えられています。また、このようなバイオマスの急速熱分解によって生成されたバイオ油などの再生可能エネルギーは、バイオ系燃料や化学物質のより魅力的な資源になってきています。それにもかかわらず、重質原油が原因カナダ、ベネズエラ1-3に大きな埋蔵の論理的な最初の選択肢です。後者は、世界最大の原油埋蔵量として認識されており、その組成は、天然アスファルトの組成と同様です。バイオオイルと同様に、重質原油は、貯蔵温度、高密度（低API比重）、および窒素、酸素、および化合物4,5を含む硫黄の重要な内容で、その高い粘度によって光の原油とは異なります。もう一つの有望な代替は、オイルシェールから誘導され、シェールオイルです。オイルシェールは、きめの細かい堆積岩詐欺でありますtainingケロジェン、千ダ6と高いモル質量を有する有機化学化合物の混合物。ケロジェンは、炭化水素マトリックス中の有機酸素、窒素、および硫黄を含むことができます。起源、年齢、および抽出条件に応じ。グローバルな特徴付け方法は、シェール油及び重質原油中のヘテロ原子（S、OおよびN）の濃度は、典型的には、実質的に高い、例えば石油化学工業6のために使われている製品のために設定仕様を超えていることを示しています。よく重い従来の原油やシェール油中に存在する窒素含有化合物は、水素化分解、接触分解改質プロセス7での触媒活性に悪影響を与えることが記載されています。同様に、水蒸気分解装置8のコールドボックス内のガム形成を促進するため、窒素含有化合物の存在は、安全上の問題であることが報告されています。 これらの処理および安全CHALlengesは、複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物のオフラインとオンラインの特徴付けのための現在の方法を改善するための強力なドライバーです。窒素の化学発光検出器（NCD）と結合された二次元ガスクロマトグラフィー（GC×GC）は、従来のディーゼル又は液化石炭サンプル7を分析するための一次元ガスクロマトグラフィー（GC）と比較して優れた特性評価手法です。最近の方法を開発し、シェール油6中の窒素含有量のオフライン特性決定に適用されている、中間留分9に存在する抽出された窒素化合物の同定、およびプラスチック廃棄物の熱分解油10の詳細な構成の決意。 GC分析×GCは、複雑な混合物11-17を分析するための強力なオフライン処理技術であることは明らかです。しかし、オンラインアプリケーションが原因で信頼性の高いAの必要性に、より困難ですndは非識別サンプリング方法論。包括的なオンライン特性決定のために最初に開発された方法の一つは、TOF-MSおよびFID 18を使用してスチームクラッキング反応器流出物を分析することによって実証されました。 GCの設定の最適化と適切な列の組み合わせは、多環芳香族炭化水素（PAH）〜18メタンアップに至るまで炭化水素からなる試料の分析を可能にしました。本研究では、複雑な炭化水素混合物中に存在する窒素化合物の同定および定量化にそれを拡張することで、新しいレベルにこの方法を取ります。このような方法は、これらの化合物は、いくつかのプロセスやアプリケーションで果たす役割の基本的な理解を向上させるために必要な他の人の間です。筆者の知る限りに、窒素含有化合物の変換プロセスの動態に関する情報は、部分的には、窒素含有化合物を同定し、定量化するための適切な方法がないために、希少19です反応器流出物中の。 1があっても、原料の復興20-27と動力学モデリングを試みることができます前に、オフラインおよびオンラインの分析方法論を確立することは、このよう前提条件です。窒素含有化合物の正確な同定および定量化の恩恵を受ける分野の一つは水蒸気分解または熱分解です。バイオと重い化石は、水蒸気分解または熱分解反応器は炭化水素およびヘテロ原子を含む化合物、数千が含まれているためにフィード。また、理由フィードの複雑さと発生する化学のラジカル性質のため、反応の10数千人は、何千ものより複雑な出発材料よりも反応器流出物を作るフリーラジカル種28、の間で発生する可能性があります。 炭化水素混合物中の窒素がピリジン又はピロールのような芳香族構造、 例えば、中に主に存在しています。したがって、最も実験的な努力は、これらの構造体の分解に捧げてきましたURES。シアン化水素とエチンも少量29で検出されたような芳香族化合物および不揮発性タールなど1,148-1,323 K.その他の商品の温度範囲で検討ピリジンの熱分解のための主要な製品として報告されました。ピロールの熱分解は、衝撃波の実験を用いて1,050-1,450 Kの広い温度範囲で調べました。主な製品は3ブテン、 シスおよびトランス 2ブテンニトリル、シアン化水素、アセトニトリル、2-プロペンニトリル、プロパン、およびpropiolonitrile 30でした。さらに熱分解衝撃波管実験は同等の製品スペクトル31,32に生じる高温でピリジンのために行きました。これらの研究における生成物収率は、GCの装備FID、窒素リン検出器（NPD）31、質量分析計（MS）32と、フーリエ変換赤外（FTIR）分光計32とを適用することによって決定されています</suP&gt;。 FIDとNPDを実装同様の方法は、連続流反応器8にシェール油熱分解生成物を分析するために適用されました。 273.15 Kでコールドトラップを使用し、GC-MS、ウィンクラーら 33は、ピリジンの熱分解中にヘテロ原子を有する芳香族化合物が形成されていることを示しました。 Zhangら 34とDebono ら 35は、ウィンクラーらの方法を適用した。有機廃棄物の熱分解を研究するため。窒素豊富な反応生成物は、熱伝導度検出器（TCD）34に結合されたGCを使用して、オンラインで分析しました。集めたタールは、GC-MS 34,35を用いてオフラインで分析しました。トルエン、ピリジンの同時熱分解は、フリーラジカル反応31,36の複雑な性質を示す、ピリジン熱分解に比べすす形成傾向の差を示しました。 最も包括的な分析の方法論の一つは、Nによって開発されましたathanおよび共同研究者37。これらは、フリーラジカル種をトレースするためのピリジンおよびジアジンおよび電子常磁性共鳴（EPR）分光法の分解生成物を分析するためにFTIR、核磁気共鳴（NMR）およびGC-MSを使用しました。 FTIR分析は、それにもかかわらず、定量化が極めて困難である、製品の大規模な範囲、偶数のPAH 38-40の識別のために非常に有効な手法である可能性が。キャリブレーションは、特定の温度と圧力41の各対象種ごとに異なる濃度での赤外スペクトルの完全なセットが必要です。ホンらの最近の研究は、ピロール、ピリジン分解42,43間に生成物および中間体の決意のための分子ビーム質量分析（MBMS）と可変シンクロトロンの真空紫外光イオン化を使用する可能性を実証しました。この実験方法はINFのないラジカルの異性体中間体と近閾値検出の選択的同定を可能にします分析種44の断片化をlicting。しかしながら、MBMS分析を用いて測定された濃度での不確かさも大きいです。 本研究では、複雑なシェールオイルの最初のオフライン包括的な特性評価の結果が報告されています。次に、複雑な炭化水素マトリックス中の窒素化合物の分析のためにGC-TOF-MS / FID×オンラインGCを使用しての制限が説明されています。最後に、GC-NCD×GCによる窒素含有化合物のオンライン定量化のための新たに開発された方法論が示されています。 FIDとNCDを定量化するために使用しながら、製品の定性分析は、TOF-MSを用いて行きました。 NCDのアプリケーションは、その高い選択性のより低い検出限界と等モルの応答をFIDを使用することに比べてかなりの改善です。

<table><tbody><tr><td>2-クロロピリジン、99%</td><td>シグマアルドリッチ</td><td>C69802</td><td>非常に有毒</td></tr>な<tr><td>シェールオイル</td><td>原産地コロラド州、米国</td><td>ピケアンス盆地 コロラド州、米国</td><td>有毒な</td></tr><tr><td>ピリジン、99.8%</td><td>シグマアルドリッチ270970</td>非常に<td></td><td>有毒</td></tr>な<tr><td>二酸化炭素、工業グレードの冷蔵液体</td><td>PRAXAIR</td><td>CDINDLB0D</td><td>安全手袋と眼鏡を着用してください</td></tr><tr><td>ヘリウム、99.99%</td><td>PRAXAIR</td><td>6.0</td><td></td></tr>水素<tr><td>、99.95%</td><td>Air Liquide</td><td>695A-49</td><td></td></tr>可燃性<tr><td>酸素</td><td>Air Liquide</td><td>905A-49+</td><td>可燃性</td></tr><tr><td>Air</td><td>Liquide</td><td>365A-49X</td><td></td></tr><tr><td>窒素</td><td>Air Liquide</td><td>765A-49</td><td></td></tr><tr><td>Hexane、95 +%</td><td>Chemlab</td><td>CL00.0803.9025</td><td></td></tr><tr>有毒<td>ヘプタン、99 +%</td><td>Chemlab</td><td>CL00.0805.9025</td><td>有毒</td></tr><tr><td>な窒素、工業グレードの冷蔵液体</td><td>PRAXAIR</td><td>P0271L50S2A001</td><td>安全手袋と眼鏡を着用</td></tr><tr><td>オートサンプラー</td><td>Thermo Scientific、Interscience</td><td>AI/AS 3000</td><td></td></tr><tr><td>高温 6 ポート/2 ポジションバルブ</td><td>Valco Instruments Company Incorporated</td><td>SSACGUWT</td><td></td></tr><tr><td>ガスクロマトグラフ</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>Trace GC ultra</td><td></td></tr><tr><td>Rafinery Gas Analyzer</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>KAV00309</td><td></td></tr><tr><td>rtx-1-PONA カラム</td><td>Restek Pure Chromatography</td><td>10195-146</td><td></td></tr><tr><td>BPX-50 カラム</td><td>SGE 分析科学</td><td>54741</td><td></td></tr><tr><td>TOF-MS</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>Tempus Plus 1.4 SR1Finnigan</td><td></td></tr><tr><td>NCD</td><td>Agilent Technologgies</td><td>NCD 255</td><td></td></tr><tr><td>Chrom-card</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>HyperChrom 2.4.1</td><td></td></tr><tr><td>Xcalibur software</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>1.4 SR1</td><td></td></tr><tr><td>Chrom-card software</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>HyperChrom 2.7</td><td></td></tr><tr><td>GC image software</td><td>Zoex Corporation</td><td>GCイメージ2.3</td><td></td></tr></tbody></table>

オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

重質原油へのシフトや、シェール油などの代替化石資源の使用は、石油化学産業の課題です。重質原油やシェールオイルの組成物は、実質的に混合物の起源に依存して変化します。特に、それらは、従来用いられて甘い原油に比べて窒素含有化合物の量の増加を含みます。窒素化合物は、コーカユニットスチームクラッカーで発生する熱プロセスの動作に影響を与え、そしていくつかの種は、環境に有害と考えられているように、熱分解条件下で、窒素含有化合物が関与する反応の詳細な分析は、貴重な情報を提供しました。したがって、新規な方法は、すなわち 、高い窒素含有量を含有する供給原料と頁岩油を開発し、検証されました。まず、原料はnitrと結合包括的二次元ガスクロマトグラフィー（GC×GC）によりオフラインで特徴付けましたゲンの化学発光検出器（NCD）。ヘプタン中に溶解し、ピリジンを供給することにより、第2のステップでは、オンライン分析法を開発したスチームクラッキングパイロットプラントで試験しました。前者は、頁岩油中に存在する化合物の最も豊富なクラスのいずれかのための代表的な化合物です。反応器流出物の組成はFID（飛行時間型質量分析計（TOF-MS）、炎イオン化検出器に結合されたGC×GCの試料の直接注入に続いて、社内で開発された自動試料採取システムを介して決定されました）とNCD。内部標準としてNCDおよび2-クロロピリジンを用いて、窒素含有化合物の定量分析のための新規な方法が開発され、実証されています。

。クロマトグラムは、図3に示されているシェール油試料中の窒素含有化合物の特徴付けのためのGC-NCD×オフラインGCを用いて得られた以下のクラスが同定された：ピリジン、アニリン、キノリン、インドール、アクリジン、およびカルバゾール。また、個々の化合物の詳細な定量が可能でした。収集されたデータは、個々の化合物の濃度を決定するために使用された、得られた値を表5に示す。分析されるサンプルは、主ピリジンクラスに属する窒素含有化合物4.21重量％を含有します。処理の観点から、この高い窒素含有量は、頁岩油は窒素含有化合物は、典型的にはppmレベルでのみ存在する原料をクラッキング従来の蒸気を置換すると考えられている問題です。 反応器Eのオンライン分析ffluent GC-TOF-MS（ 図4a参照 ）×GCを用いて行っ1,073 Kのコイル出口温度（COT）及び1...

窒素の化学発光検出による包括的二次元ガスクロマトグラフィーを組み合わせた方法が開発され、複雑な炭化水素基質中の窒素含有化合物のオンライン分析に適用されています。

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

この実験の目的は、複雑な炭化水素マトリックス中の含窒素化合物を検出および定量することです。本手法は、スチームクラッカーの流出ストリームやその他の石油化学ストリームの完全な分析など、化学工学および石油化学産業の分野における課題に対応するものです。この技術の主な利点は、包括的かつ定量的であることです。この技術の意義は、原子炉流出ストリーム中の窒素含有化合物の信頼性の高い定量分析を可能にするため、蒸気追跡生成物の検出スペクトルにまで及びます。この手法は、窒素含有炭化水素の化学的な知見を提供しますが、バイオマスの急速熱分解などの他のプロセスにも適用可能です。一般的に、この手法を初めて用いる研究者は、高温サンプリングに関連する課題に直面することがあります。この手順を開始するために、分析天秤を用いて2本のガラスバイアルの重量を量り、その値を記録します。1本目のバイアルに内標準物質である2-Chloropyridineを約25 mg加えます。次に、1本目のバイアルを入れた状態で天秤を風袋引きし、シェールオイル試料を約1,100 mg加えます。バイアルを軽く振って混合物を混ぜ合わせます。2本目のバイアルを天秤に載せ、風袋引きを行います。調製した混合物を約25 milligrams 2本目のバイアルに移し、そこに元のオイルシェール試料を約450 milligrams 加えます。二段式極低温液体二酸化炭素モジュレーターを備えた二次元GC装置を用いて、二次元GC-NCD分析を行います。まず、一次元の非極性PONAカラムを二次元の中極性BPX50カラムに直接接続します。ソフトウェアでパラメータを設定し、シェールオイル中の窒素含有化合物の検出に最適化された二次元動作条件を適用します。NCDにおいて、水素と酸素の流量をそれぞれ 5 mL/min および 11 mL/min に設定し、検出器のデュアルプラズマコントローラーでバーナー温度を 925 °C に維持します。次に、ソフトウェアを介して分析を開始し、オートサンプラーを用いて試料を注入します。オンライン分析実験では、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）で流量を設定し、コンピュータ制御のロータリーポンプを用いてヘプタンと水を供給します。また、ピストンポンプの速度を手動で設定し、ピリジンを反応器の対流 section に導入します。炉の反応セクションの手前で、500 °Cに保持された2つの独立した加熱ゾーンにおいて、原料を蒸発および混合させます。次に、PLCを用いて5つの加熱ゾーンの温度を設定し、全長12.4 m、内径9 mmの合金鋼製リアクターに温度プロファイルを適用します。その後、GCオーブン内に液体窒素を導入し、温度を-40 °Cまで下げます。NDCについては、バーナー温度を925 °Cに維持しながら、水素と酸素の流量をそれぞれ5 mL/minおよび11 mL/minに手動で設定します。次に、PLCを用いて空気圧式6ポート2方弁をパージ位置に切り替え、サンプルループを少なくとも2分間フラッシングし、パイロットプラントの流出液を400 °Cから500 °Cの間でオンラインサンプリングします。その後、PLCを用いて空気圧式6ポート2方弁を注入位置に切り替えます。内部標準物質の調製では、2-クロロピリジンをn-ヘキサンに溶解させ、混合物を手動で撹拌します。サンプリングシステムの手前にある製品ストリームの中央に配置されたキャピラリー転送ラインを通じて、調製した混合物をポンプで連続的に注入します。シェールオイル中の窒素含有化合物の特性評価のためにオフライン二次元GC-NCDを用いて得られたクロマトグラムをここに示します。いくつかの化合物が同定され、その濃度が決定されました。分析した試料には、主にピリジン類に属する窒素含有化合物が4.21重量%含まれていました。ピリジンとヘプタンの混合物の熱分解中における反応器流出物のオンライン二次元GC tof MS分析を用いて、反応生成物の同定および選択したクロマトグラフ条件における化合物の保持時間の確立が行われました。蒸気を希釈剤として使用し、反応器流出液の組成を決定するために二次元GC FID分析を用いました。得られた生成物濃度をここに示します。オンライン二次元GC-NCD法を、ピリジンの分解を避けるように選択した条件で試験し、得られた検出器応答と既知の内標準物質濃度を用いて、819 ppm（重量）のピリジン濃度を測定しました。測定の相対誤差は3%未満でした。ピリジンを用いたヘプタン水蒸気分解実験の2次元FIDおよびGC NCDクロマトグラムをここに示します。いくつかの窒素含有化合物が検出され、反応供給液中の窒素濃度は124.5 ppm（重量）であり、これは98.5%の窒素回収率に相当することが決定されました。この手法を習得すれば、窒素含有成分が微量であっても正確な結果を得ることができます。本手順を行う際は、検出可能な生成物の濃度に近い濃度になるように内部標準物質を添加することが重要です。この手法の開発後、窒素含有炭化水素の分解に関する化学反応速度論の研究分野に道が開かれました。そして、これらを大幅に高い精度で実現できます。このビデオを視聴することで、オンラインサンプリング中の高沸点化合物の差別化（ロス）を防ぐ方法について十分に理解できるはずです。二次元GCの高い分離能と、非常に高感度で選択的な検出器を組み合わせることで、最先端の技術を遥かに超えることが可能となり、定量可能で正確、かつ再現性のある結果が得られます。窒素含有化合物の取り扱いは非常に危険であることに注意してください。溶液およびサンプルの調製は、換気設備のある場所で行ってください。

on-line-analysis-nitrogen-containing-compounds-complex-hydrocarbon

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

以前の研究は、大気中の窒素酸化物の窒素同位体組成が環境中の異なる発生源の影響を区別する可能性があることを示唆しています。私たちは、時間ごとの時間分解能でN同位体分析のための大気NOxの高い収集効率のための自動化されたモバイルなフィールドベースの方法について報告します。...

NOの窒素同位体分析のための自動化、高解像度モバイル収集システム<sub&gt; X</sub

Α-水酸化チトクローム p450 によって発がん性ニトロソアミンが受け入れられる代謝経路突然変異を引き起こす DNA 損傷中間体を生成します。ただし、新しいデータは、nitrosamides への酸化がさらに発生することができますを示します。一般について述べるニトロソアミンのチトクローム p450 代謝体外産 nitrosamides...

チトクローム p450 によるニトロソアミンのIn Vitro代謝 Nitrosamide 形成を検出するための一般的な方法

このプロトコルでは、相補的な分析とオミックス技術の天然有機物と異なる生態系における微生物のプロテオミクスの完全にペアの特性で最高潮に達する単一のスループットについて説明します。この方法は、代謝と環境変化への応答を予測する温室効果ガス生産を記述するため重要な変換を識別するための堅牢な比較を許可します。...

シングル スループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法

低運動エネルギーの中性SO2クラスター(&lt;0.8...

クラスターによる脱着/イオン化質量分析による、表面上の複雑分子とその反応の解析

ここでは、ディーゼル燃料およびジェット燃料中の窒素含有化合物の異なるクラスを広範囲に特徴付けるために、2次元ガスクロマトグラフィーおよび窒素化学発光検出(GCxGC-NCD)を利用する方法を紹介する。...

多次元ガスクロマトグラフィーによる燃料中の窒素化合物の特性解析

O結合型糖鎖の多様性を包括的に探求するために、ペルメチル化および迅速な相分配法と組み合わせた新しいゲル内還元的β除去の手順を、SDS-PAGEによって分離され、その後の質量分析による糖鎖分析に適した糖タンパク質から直接放出されるO結合型糖鎖の分析に適用されます。...

質量分析法による総合的なO-結合およびスルホグライコミクスのための改良されたゲル内還元β脱離

このビデオでは、電子衝撃イオン化を用いた揮発性および酸化感受性化合物の質量spectrometrical分析するためのプロトコルを提示します。提示された技術は、金属オルガニル、シラン、またはそのようなシュレンク法のような不活性条件を使用して処理する必要がホスファンと協力し、特に無機化学者のために重要である。...

コー​​ルドインレットシステムおよび電子衝撃質量分析法を用いて揮発し、酸化に敏感な化合物の分析

ガラス状炭素およびフッ素ドープ酸化スズ被覆電極上にビニル含有化合物の還元的電気重合を行う手順が提示されます。電気化学セルの構成とトラブルシューティング手順に関する推奨事項が含まれています。ここでは明示的に説明されていませんが、ピロール含有化合物の酸化的電気重合は、ビニルベースの還元的電気重合と同様の手順に従います。...

グラッシーカーボンとフ​​ッ素ドープ酸化スズ電極上にビニル含有ポリピリジル錯体の還元電解重合

窒素は、その分子サイズが小さい、近超臨界液体領域で高密度、および化学的不活性に抽出または乾燥工程のための効果的な超臨界流体です。我々は、反応性、多孔性材料の精製処理のための超臨界窒素乾燥プロトコルを提示します。...

反応性多孔質材料を精製するための超臨界窒素処理

ここでは、アミノグアニジンを含む小さな有機分子の迅速な全合成を可能にする、直接的な初期段階のグアニジン化のためのプロトコルを提示します。血液凝固第XIa阻害剤の合成に使用される高度な合成中間体を、このプロトコルを使用して調製しました。...

複雑なアミノグアニジン含有天然物の合成のための直接、早期グアニジニルプロトコル

学ぶ 全2次元ガスクロマトグラフィーと窒素化学発光検出を用いた複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物のオンライン分析法。石油化学産業や環境モニタリングにおける定量的評価に応用可能です。

オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析

さらに動画を探す