방법 논문

복잡한 탄화수소 행렬에 질소 함유 화합물의 온라인 분석

DOI:

10.3791/54236

⸱

2016년 8월 5일

 ,  ,  , 
1Laboratory for Chemical Technology, Faculty of Engineering and Architecture, Ghent University

이 논문에서

요약

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질소 화학 발광 검출 포괄적 이차원 가스 크로마토 그래피를 조합하는 방법이 개발되고 복잡한 탄화수소 매트릭스 형 질소 함유 화합물의 온라인 분석에 적용되었다.

초록

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무거운 미정 제 오일로의 전환 및 셰일 오일로서 다른 화석 자원의 사용은 석유 화학 산업에 대한 도전이다. 무거운 미정 제 오일 및 셰일 오일의 조성은 사실상 혼합물의 기원에 따라 달라진다. 특히, 이들은 통상적으로 사용되는 중질유 오일에 비해 질소 함유 화합물의 증가 된 양을 함유한다. 질소 화합물 코커 유닛 스팀 크래커에서 발생하는 열 처리의 동작에 영향을, 일부 종과 같은 환경 적으로 유해한 것으로 간주되므로, 열분해 조건 하에서 질소 함유 화합물을 포함하는 반응에 대한 상세한 분석은 유용한 정보를 제공하고있다. 때문에 새로운 방법을 개발하고, 즉, 높은 질소 함량, 셰일 오일을 함유하는 원료로 검증되었다. 먼저, 공급 물은 nitr 결합 광범위한 이차원 가스 크로마토 그래피 (GC × GC)에 의해 오프라인으로 나타내었다ogen의 화학 발광 검출기 (NCD). 제 2 단계에서, 온 - 라인 분석 방법을 개발하고, 헵탄에 용해시키고, 피리딘을 공급하여 스팀 크래킹 파일럿 플랜트에서 시험했다. 전자는 셰일 오일 중 본 화합물의 가장 풍부한 클래스 중 하나에 대한 대표되는 화합물. 반응기 유출 물의 조성은 FID (비행 시간 형 질량 분석계 (TOF-MS), 불꽃 이온화 검출기에 결합 GC × GC로에 샘플을 즉시 주입 하였다 사내 개발 자동 샘플링 시스템을 통해 결정되었다 ) 및 NCD. 내부 표준으로 NCD 및 2- 클로로 피리딘을 사용하여, 질소 함유 화합물의 정량 분석​​을위한 새로운 방법을 개발하고 입증되었다.

서론

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경질유 오일의 매장량이 점차 감소하고, 따라서, 다른 화석 자원 에너지 및 석유 화학 산업에서 사용되는 것으로 고려되고있다. 또한, 이러한 미생물의 빠른 열분해에 의해 생성 된 바이오 오일 등의 재생 에너지를 기반 바이오 연료와 화학 물질의 매력 자원이되고있다. 그럼에도 불구하고, 무거운 원유 때문에 캐나다와 베네수엘라 1-3의 큰 매장량의 논리 첫번째 선택이다. 후자는 세계에서 가장 큰 원유 매장량으로 인식되고 있으며, 그 조성물은 천연 역청의 구성과 유사하다. 바이오 오일과 유사하게, 무거운 원유는 저장 온도, 높은 밀도 (낮은 API 중력), 질소, 산소의 중요한 내용 및 황 함유 화합물 4,5에서 높은 점도 경질유 오일 다릅니다. 또 다른 유망한 대안은 오일 셰일에서 파생 된 셰일 오일입니다. 오일 셰일은 세분화 된 퇴적암 콘입니다이닝 케로 겐 1000 다 6의 높은 몰 질량과 유기 화학 화합물의 혼합물. 케로 겐은 탄화수소 매트릭스 유기 산소, 질소 및 황을 함유 할 수있다; 원점, 나이 및 추출 조건에 따라서. 글로벌 특성화 방법 셰일 오일 무거운 원유의 헤테로 원자 (S, O 및 N)의 농도는 전형적으로 상당히 높은 예컨대 석유 화학 산업 6에서 사용되는 제품에 설정된 사양 이상임을 보여준다. 또한 ....

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프로토콜

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주의 : 사용하기 전에 모든 화합물에 문의하시기 바랍니다 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS). 적절한 안전 관행을 권장합니다. 개인 보호 장비를 사용하는 동안 솔루션 및 샘플, 흄 후드에서 준비를해야합니다. 가장 좋은 방법은 안전 안경, 보호 실험실 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발의 사용을 의미한다. 몇몇 반응물 및 반응 생성물 급성 독성 및 발암 수있는 바와 같이 반응기를 적절하게 밀봉되어야한다.

1. 오프라인 GC × GC-NCD 분석

  1. GC 분석 × 오프라인 GC의 샘플 준비
    1. 내부 표준 2- 클로로을 선택합니다. 준비된 시료 중의 내부 표준 물질의 농도는 분석 혼합물에 존재하는 질소 함유 화합물의 농도의 범위 내인지 확인. 내부 표준 용액의 농도는 검출 한계 O보다 적어도 10 배 이상이어야NCD 바. 또한, 내부 표준 물질의 농도는 시료의 최고 농도의 질소 화합물의 농도보다 2 배 이상이어야한다.
    2. 준비 및 분석 균형을 사용하여 두 개의 유리 병의 무게.
    3. 분석 균형을 사용하여 첫 번째 유리 병 2 클로로의 20.498 ​​mg을 추가합니다.
    4. 첫 번째 유리 병에 균형을 용기와 셰일 오일 샘플 1024.287 mg을 추가합니다. ....

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결과

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. 크로마토 그램은도 3에 제시되는 셰일 오일 샘플의 질소 함유 화합물의 특성에 대해 GC-NCD × 오프라인 GC를 사용하여 획득 된 다음의 클래스가 확인되었다 : 피리딘, 아닐린, 퀴놀린, 인돌, 아 크리 딘 및 카바 졸. 또한, 개별 화합물의 상세한 정량이 가능했다. 수집 된 데이터는 개별 화합물의 농도를 결정하는데 사용하고, 얻어진 값을 표 5에 나타내었다. 분석 된 샘플은 주로 피리딘 클래스에 속하는 질소 함유 화합물의 4.21 중량. %를 포함한다. 가공의 관점에서 이러한 높은 질소 함량 셰일 오일, 질소 함유 화합물은 일반적으로 PPM 수준에서만 존재하는 공급 원료를 크래킹 전통적인 증기 대체 여겨진다 관심사이다.

원자로 전자의 온라인 분석ffluent GC-TOF-MS (.......

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토론

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기술 된 실험 절차는 연구 샘플에서 오프 라인 및 온라인 식별 및 질소 함유 화합물의 정량 성공적으로 종합 할 수 있었다.

도 3에 도시 된 바와 같이 NCD가 식별을 위해 사용될 수 없기 때문에 셰일 오일 중의 질소 함유 화합물의 분리는., GC-NCD × GC를 사용하여 수행하고, 관찰 된 종의 체류 시간은 분석을 행함으로써, 사전에 설정 될 필요 각각의 검출 방법 18,54위한 캐리어 가스 유량 최적화의 상세한 절차에 따라 TOF-MS에 결합 GC × GC의에. 유량 조정은 서로 다른 검출기 (18)를 사용하여 얻은 크로마토 그램에서 화합물 유사 체류 시간으로 이끈다. 기존의 TOF-MS의 유지 시간에 더하여, 문헌 데이터 및 Kovats 보존 지수 화합물 임시 식별을 위해 사용되었다. 정확한 quantif을 사용하려면개별 화합물의 ication은 내부 표준 샘플의 다른 화합물의 피크와 피크 오버랩이 .......

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공개 사항

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저자는 공개할 것이 없습니다.

감사의 글

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'플랑드르 정부가 장기 구조 Methusalem 자금'플랜더스의 과학 기술을 통한 혁신 추진 연구소 (IWT) 및 지원하는 SBO 프로젝트 "Bioleum"(IWT-SBO 130039)이 인정된다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
2-클로로피리딘, 99%Sigma AldrichC69802고독성
셰일 오일원산지 콜로라도, 미국Piceance Basin in
콜로라도, 미국 독성
피리딘, 99.8%Sigma Aldrich270970고독성
이산화탄소, 산업용 냉장 액체PRAXAIRCDINDLB0D안전 장갑과 안경
헬륨, 99.99%PRAXAIR6.0
수소, 99.95%공기 액체695A-49가연성
산소공기 액체905A-49+가연성
공기공기 액체365A-49X
질소공기 액체765A-49
헥산, 95+%ChemlabCL00.0803.9025독성
헵탄, 99+%ChemlabCL00.0805.9025독성
질소, 산업용 등급 냉장 액체PRAXAIRP0271L50S2A001안전 장갑 및 안경 착용
AutosamplerThermo Scientific, InterscienceAI/AS 3000
고온 6포트/2위치 밸브Valco Instruments Company IncorporatedSSACGUWT
가스 크로마토그래프Thermo Scientific, InterscienceTrace GC ultra
Rafinery 가스 분석기Thermo Scientific, InterscienceKAV00309
Column Restek Pure Chromatography10195-146
BPX-50 columnSGE Analytical science54741
TOF-MSThermo Scientific, InterscienceTempus Plus 1.4 SR1 Finnigan
NCDAgilent TechnologgiesNCD 255
Chrom-cardThermo Scientific, InterscienceHyperChrom 2.4.1
Xcalibur 소프트웨어Thermo Scientific, Interscience1.4 SR1
Chrom 카드 소프트웨어Thermo Scientific, InterscienceHyperChrom 2.7
GC 이미지 소프트웨어Zoex CorporationGC 이미지 2.3
을 착용하십시오.

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Meyer, R. F., Witt, W. J. Definition and World Resources of Natural Bitumens. U.S. Geological Survey. , (1944).
  2. Dusseault, M. B. Comparing Venezuelan and Canadian Heavy Oil and Tar Sand. Petroleum Society's Canadian International Petroleum Conference. , 2001-061(2001).
  3. Hernández, R., Villarroel, I. Technological Developments for Enhancing Extra Heavy Oil Productivity in Fields of the Faja Petrolifera del Orinoco (FPO), Venezuela. AAPG Annual Convention and Exhibition. Search and Discovery Article. , 20205(2013)....

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