August 5th, 2016
질소 화학 발광 검출 포괄적 이차원 가스 크로마토 그래피를 조합하는 방법이 개발되고 복잡한 탄화수소 매트릭스 형 질소 함유 화합물의 온라인 분석에 적용되었다.
이 실험의 전반적인 목표는 복잡한 탄화수소 매트릭스에서 화합물을 함유하는 질소를 검출하고 정량화하는 것입니다. 이 방법은 증기 크래커 또는 기타 석유 화학 흐름의 폐수 흐름에 대한 완전한 분석과 같은 화학 공학 및 석유 화학 산업 분야의 문제를 해결합니다. 이 기술의 주요 장점은 포괄적이고 정량적이라는 것입니다.
이 기술의 의미는 반응기 폐수 흐름의 질소 함유 화합물에 대한 신뢰할 수 있는 정량적 분석을 제공하기 때문에 증기 추적 제품의 검출 스펙트럼으로 확장됩니다. 이 방법은 탄화수소를 함유한 질소의 화학적 성질에 대한 통찰력을 제공하지만 바이오매스의 빠른 마비와 같은 다른 공정에도 적용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 연구원은 고온 샘플링과 관련된 문제로 어려움을 겪을 것입니다.
이 절차를 시작하려면 분석 저울을 사용하여 두 개의 유리 바이알의 무게를 측정하고 측정값을 기록하십시오. 첫 번째 바이알에 약 25mg의 내부 표준물질인 2-클로로피리딘을 추가합니다. 그런 다음 첫 번째 바이알로 저울의 무게를 측정하고 약 1, 100mg의 셰일 오일 샘플을 추가합니다.
바이알을 부드럽게 흔들어 혼합물을 섞습니다. 두 번째 바이알을 저울에 놓고 저울의 무게를 싣습니다. 준비된 혼합물 약 25mg을 두 번째 바이알에 옮긴 다음 원래 셰일 오일 샘플 약 450mg을 추가합니다.
2단 극저온 액체 이산화탄소 조절제가 장착된 2차원 GC 기기를 사용하여 2차원 GC-NCD 분석을 수행합니다. 먼저 1차원 무극성 PONA 컬럼을 2차원 중간 극성 BPX50 컬럼에 직접 연결합니다. 소프트웨어에서 파라미터를 설정하여 셰일 오일에서 질소를 함유한 화합물을 검출하는 데 최적화된 2차원 작동 조건을 적용합니다.
NCD의 경우 수소와 산소에 대해 각각 분당 5밀리리터와 11밀리리터의 유량을 설정하고 검출기의 이중 플라즈마 컨트롤러에서 버너 온도를 섭씨 925도로 유지합니다. 다음으로, 소프트웨어를 통해 분석을 시작하여 자동 샘플러를 사용하여 샘플을 주입합니다. 온라인 분석 실험 중에는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러 또는 PLC를 사용하여 유량을 설정하여 컴퓨터 제어 로터리 펌프를 사용하여 헵탄과 물을 공급하고 피스톤 펌프의 속도를 수동으로 설정하여 반응기 대류 섹션에 피리딘을 도입합니다.
용광로의 반응 섹션 전에, 섭씨 500도의 온도로 유지되는 두 개의 별도 가열 구역에서 공급 원료를 증발시키고 혼합합니다. 이제 PLC를 사용하여 5개의 가열 영역에서 온도를 설정하여 길이 12.4m, 내경 9mm의 합금강 반응기에 온도 프로파일을 적용합니다. 그런 다음 GC 오븐 내부에 액체 질소를 첨가하여 온도를 섭씨 영하 40도까지 낮춥니다.
NDC의 경우 버너 온도를 섭씨 5도로 유지하면서 수소와 산소에 대해 각각 분당 11밀리리터 및 925밀리리터의 유량을 수동으로 설정합니다. 다음으로, 먼저 PLC를 사용하여 공압 6포트 양방향 밸브를 퍼지 위치로 돌리고 샘플 루프를 최소 2분 동안 세척하여 섭씨 400도에서 500도 사이의 라인에서 파일럿 플랜트 폐수를 샘플링합니다. 그런 다음 PLC를 사용하여 공압 6포트 양방향 밸브를 사출 위치로 돌립니다.
내부 표준물질 제제의 경우 n 헥산에 두 개의 클로로피라딘을 용해하고 혼합물을 수동으로 저어줍니다. 샘플링 시스템 전 제품 스트림의 중앙에 위치한 모세관 이송 라인을 통해 준비된 혼합물을 펌핑하여 내부 표준물질을 지속적으로 추가합니다. 셰일 오일에서 질소 함유 화합물의 특성을 분석하기 위해 오프라인 2차원 GC-NCD를 사용하여 얻은 크로마토그램이 여기에 나와 있습니다.
여러 화합물이 확인되고 그 농도가 측정되었습니다. 분석 된 샘플에는 주로 피리딘 계열에 속하는 화합물을 함유 한 질소 함량 4.21 중량 %가 포함되어 있습니다. 피리딘 헵탄 혼합물의 pirolysis 중 반응기가 풍부한 반응기의 온라인 2차원 GC tof MS 분석을 사용하여 반응 생성물을 식별하고 선택한 크로마토그래피 조건에 대한 화합물 머무름 시간을 설정했습니다.
증기를 희석제로 사용하면서 반응기 풍부 조성을 측정하기 위해 2차원 GC FID 분석이 사용되었습니다. 얻어진 제품 농도는 여기에 나열되어 있습니다. 온라인 2차원 GC-NCD 방법은 피리딘의 분해를 피하기 위해 선택된 조건에서 테스트되었으며 얻은 검출기 반응과 알려진 내부 표준 농도를 사용하여 819ppm의 피리딘 농도를 측정했습니다.
측정의 상대 오차는 3% 미만이었습니다. 피리딘을 사용한 헵탄 증기 분해 실험의 2차원 FID 및 GC NCD 크로마토그램이 여기에 나와 있습니다. 여러 질소 함유 화합물이 검출되었고, 질소 농도 및 반응 풍부함은 98.5%의 질소 회수에 해당하는 124.5ppm으로 결정되었습니다.
이 기술을 완전히 익히면 질소 함유 성분의 미량 농도에 대해서도 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 검출 가능한 제품의 농도와 유사한 농도를 제공하는 내부 표준물질의 양을 추가하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 개발 후,이 기술은 탄화수소를 함유 한 질소 마비의 화학 반응 역학 분야의 연구자들을위한 길을 열었습니다.
그리고 이것은 상당히 더 높은 정밀도로 이루어집니다. 이 비디오를 시청한 후에는 온라인 샘플링 중 끓는점이 높은 화합물의 차별을 방지하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 매우 민감하고 선택적인 검출기와 결합된 2차원 GC의 높은 분리력으로 인해 최첨단 기술을 훨씬 뛰어넘을 수 있으며 정량화할 수 있고 정확하며 재현성이 있는 결과를 제공합니다.
질소 함유 화합물로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 용액과 샘플은 환기가 잘 되는 곳에서 준비해야 합니다.
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이 기사는 복잡한 탄화수소 매트릭스에서 질소 함유 화합물을 분석하기 위해 포괄적인 이차원 가스 크로마토그래피와 질소 화학발광 검출을 결합한 방법을 제시합니다. 이 기술은 화학 공학 및 석유화학 산업의 응용에 특히 적합합니다.
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.