Name: On-line analyse van stikstofhoudende verbindingen in Complex Hydrocarbon Matrix (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 49 s
Description: Leer een methode voor online analyse van stikstofhoudende verbindingen in complexe koolwaterstofmatrices met tweedimensionale gaschromatografie en stikstofchemiluminescentiedetectie. Deze techniek biedt betrouwbare kwantitatieve gegevens voor petrochemische stromen en milieumonitoring.

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

Het SBO project &quot;Bioleum&quot; (IWT-SBO 130.039), ondersteund door het Instituut voor de Aanmoediging van Innovatie door Wetenschap en Technologie in Vlaanderen (IWT) en het &#39;Long Term Structural Methusalem financiering door de Vlaamse Regering&#39; worden erkend.

Let op: Raadpleeg de relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) van alle verbindingen voor gebruik. Passende veiligheidsmaatregelen praktijken worden aanbevolen. Oplossingen en monsters moeten worden bereid in de zuurkast, terwijl het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen. Best practice impliceert het gebruik van een veiligheidsbril, bescherming laboratorium handschoenen, laboratoriumjas, volledige lengte broek en dichte schoenen. De reactor moet goed worden afgesloten als meerdere reactanten en reactieproducten acuut giftig en kankerverwekkend kunnen zijn. 1. Offline GC × GC-NCD Analyse <ol><li> Monstervoorbereiding voor offline GC × GC-analyse <ol><li> Selecteer 2-chloorpyridine als interne standaard. Zorg ervoor dat de concentratie van de interne standaard in het voorbereide monster binnen het bereik van de concentraties stikstof bevattende verbindingen aanwezig in het mengsel geanalyseerd. De concentratie van de interne standaard moet minimaal tien keer hoger dan de detectiegrens of de NCD. Verder is de concentratie van de interne standaard niet meer dan twee keer zo hoog als de concentratie van de stikstofverbinding met de hoogste concentratie in het monster. </li><li> Bereid en weegt twee glazen flesjes met behulp van een analytische balans. </li><li> Voeg 20,498 mg 2-chloorpyridine het eerste flesje met een analytische balans. </li><li> Tarra de balans met het eerste flesje en voeg 1024.287 mg van een schalieolie monster. Zachtjes tegen de flacon inhoud te mengen. </li><li> Transfer 23,369 mg van het bereide mengsel in een tweede flesje en voeg 435,195 mg van het oorspronkelijke schalieolie monster. De verkregen concentratie van de interne standaard in het monster ongeveer 1000 ppmw. </li></ol></li><li> GC × GC-NCD analyse en werkomstandigheden <ol><li> Voer de analyse onder toepassing van een GC × GC uitgerust met een tweetraps cryogene vloeibaar CO2 modulator 45. <ol><li> Sluit de eerste dimensie apolaire Column (PONA, 50 m L x 0,25 mm ID x 0,5 micrometer d f) rechtstreeks naar de tweede dimensie mid-polaire kolom (BPX-50, 2 m L x 0,25 mm ID x 0,25 micrometer d f). Breng de GC × GC omstandigheden geoptimaliseerd voor de detectie van stikstofhoudende verbindingen in schalieolie, met de in tabel 1 parameters. </li><li> Injecteer het monster met behulp van de auto-sampler, met de in de aanvullende tabel instellingen. </li></ol></li><li> Voor de NCD, stel de debieten op 5 en 11 ml min -1 voor de H 2 O 2, respectievelijk, terwijl de brander temperatuur op 1198 K. Met een data-acquisitie snelheid van 100 Hz. De detector instellingen worden in tabel 1. </li></ol></li><li> Opwerking van resultaten <ol><li> Voer data-acquisitie met behulp van de gegevens voor de NCD. Exporteer de ruwe data naar een .cdf bestand en de invoer in een analytische software (bv GCBeeld). </li><li> Met de analysesoftware de contourplot construeren om de retentietijden te bepalen en piek montage en blob integratie te voeren volgens de softwareprotocollen. Geef elke blob als een verbinding met een specifieke groep stikstof met een specifiek koolstofgetal. Opmerking: antwoordsignaal van NCD equimolair 6,46,47,48, vandaar de procedure voor kwantificering van stikstofhoudende verbindingen in het monster eenvoudig. </li><li> Bereken de concentratie van gedetecteerde verbindingen met de volgende vergelijking: <img alt="vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq1.jpg" /> waarbij Vi en V st zijn piekvolumes van de stikstof bevattende verbinding I en de interne standaard resp. W St de concentratie van de interne standaardverbinding, Ni is het aantal stikstofatomen in verbinding i, M i en M st </sub&gt; de molaire massa van de stikstof bevattende verbindingen en stikstof interne standaard respectievelijk 6. </li></ol></li></ol> 2. On-line Analyse <ol><li> Proeffabriek kraken met stoom unit Opmerking: De proeffabriek steamcracker bestaat uit drie delen: de voeding sectie, de oven / reactor sectie en de analyse sectie. Het toestel wordt in detail uitgelegd elders 18,49,50,51. Een schematische beschrijving van de installatie kunt u vinden in de aanvullende informatie. <ol><li> Tijdens de experimenten, zoals heptaan wordt toegevoerd via een computergestuurd rotatiepomp door de stroomsnelheid met de programmeerbare logische controller (PLC), pyridine voeren aan de reactor convectiesectie door handmatig de snelheid van de zuigerpomp. Het verdunningsmiddel hangt af van het doel van de test en kan worden gevarieerd. Afhankelijk van de eisen van het experiment, gebruik maken van de gas-controllers voor helium en stikstof dilution, en de regulering van het water voeden pomp frequentie stoom verdunning. </li><li> Voorafgaand aan de reactie deel van de oven, verdampen en meng het voedingsmateriaal in twee afzonderlijk verwarmde zones op een temperatuur van 773 K. </li><li> Opleggen van een temperatuur profiel om het Incoloy 800HT 12,4 m lang en 9 mm inwendige diameter reactor door het instellen van de temperaturen in de vijf verwarmde zones met behulp van de PLC. Verschillende experimenten met verschillende procesomstandigheden kunnen worden uitgevoerd. Gebruik de procescondities toegepaste methode proeven uit te voeren zoals aangegeven in tabel 2. </li></ol></li><li> methodologie <ol><li> Gebruik de raffinaderij gasanalysator (RGA) voorzien van drie detectoren aan parallelle kanalen, zodat zoveel mogelijk verbindingen te detecteren. Twee TCD en een FID waarmee de aanwezigheid van CO, CO2, H2, en koolwaterstoffen tot vier koolstofatomen, met behulp van drie verschillende kolommen voor het scheiden van de reactieprodukten. De RGA instelling zijn presented in Tabel 3. </li><li> Voor de GC × GC set-ups, gebruik maken van een niet-polair PONA (50 m L x 0,25 mm ID x 0,5 micrometer d f) kolom in de eerste dimensie en een mid-polar BPX-50 (2 m L x 0,15 mm ID × 0,15 pm d f) kolom in de tweede dimensie. Dat de temperatuur in de oven op 233 K kan worden verlaagd door toevoeging van vloeibare stikstof in de GC oven. Gebruik de GC × GC-instellingen weergegeven in tabel 4 voor de on-line analyses. </li><li> Zorg ervoor dat TOF-MS electron effect ionisatie is 70 eV, en de detector spanning 1700 V door het instellen van deze waarden in de software. Daarnaast zet de overname frequentie tot 30 spectra / sec in een massabereik van 15-400 amu in dezelfde software. </li><li> Voor de NCD, handmatig stroomsnelheden bij 5 en 11 ml min-1 voor respectievelijk H2 en O2, terwijl de brander temperatuur bij 1198 K. De data opnamesnelheid moet 100 Hz. </li> &lt;li&gt; Voor FID H 2, lucht en N2 (make-up gas) debieten zijn respectievelijk 35, 350 en 35 ml min -1. Zorg ervoor dat de FID temperatuur is vastgesteld op 573 K met een data-acquisitie snelheid van 100 Hz. </li><li> Proef de pilot plant effluent on-line, dat wil zeggen, tijdens de pilot plant operatie, en bij hoge temperatuur (673-773 K). Gebruik een klep op basis van bemonstering zijn gepositioneerd in de bemonstering droogoven bij 573 K, zie figuur 1. <ol><li> Draai de pneumatische 6-poort 2-weg klep naar de in figuur 1a met de PLC positie, spoel de monsterlus minstens 2 minuten. </li><li> Draai de pneumatische 6-poort 2-weg klep naar de in figuur 1b met de PLC, een gasvormig monster van de monsterlus wordt uitgevoerd met helium en geïnjecteerd in geselecteerde GC × GC positie. Houd de klep in de injectiepositie van 20 sec. Draai de pneumatische 6-poort 2-wegklep terug in de in figuur 1a positie. </li> &lt;/ Ol&gt; </li></ol></li><li> Interne standaard aanvulling <ol><li> Gebruik 2-chloorpyridine als interne standaard voor de analyses NCD. De geïntroduceerde hoeveelheid van de verbinding afhankelijk van het doel van het experiment (waarden in Tabel 2). Om 2-chloorpyridine nauwkeurig en uniform voeg Los de verbinding in n-hexaan (waarden in Tabel 2) en zachte roer het mengsel na bereiding. </li><li> Voeg de interne standaard 2-chloorpyridine continu door het pompen van het bereide mengsel door een capillaire transportlijn, die centraal gepositioneerd is in de productstroom alvorens het bemonsteringssysteem. Gebruik hiervoor een peristaltische pomp en houden de stroomsnelheid stal (waarden in Tabel 2). </li></ol></li><li> Data-acquisitie en kwantificering <ol><li> Het verwerven van de verkregen met TOF-MS-gegevens en de resultaten gebruiken voor de identificatie van het product en tot oprichting van de retentiop tijden van de reactieproducten. Verwerving en opwerking van gegevens van FID is vergelijkbaar met de procedure toegepast voor opwerking resultaten verzameld via de NCD, zoals beschreven in paragraaf 1.3.2. </li><li> Herberekenen het product levert met behulp van een interne standaard 18. Invoering van een vaste hoeveelheid stikstof (N 2) het continu aan de productstroom en het als een referentieverbinding zie figuur 2. </li><li> Combineer de resultaten van de verschillende instrumenten data. Breng de kalibratiefactoren voor elke verbinding afhankelijk van de detector. <ol><li> Stel het methaan kalibratiefactor om 1. </li><li> Verkrijgen reactie factoren ten opzichte van methaan voor permanente gassen detecteerbaar op RGA door kalibratie. Zorg ervoor dat voor alle belangrijke verbindingen gedetecteerd op de GC × GC de relatieve responsfactoren worden bepaald door kalibratie. Voor kleine producten maken gebruik van de FID kalibratie factoren die door Dietz 52 gemeld. Als het antwoord factoren voor acompound niet beschikbaar zijn, waarden berekenen met behulp van de groep bijdrage ontwikkeld door Dierickx et al. 53. </li><li> Methaan functioneert als een tweede interne standaard, en de concentratie is nodig om de concentratie op basis van de pieken van het GC × GC-FID chromatogram bepalen. Daarom bepaalt het methaan massadebiet met behulp van vergelijking 2: <img alt="vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq2.jpg" /> Wanneer f f CH4 en N2 zijn kalibratiefactoren methaan en stikstofoxide TCD respectievelijk. A CH4 en N2 zijn een piekoppervlakken verkregen tijdens de analyse, terwijl <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq3.jpg" /> is de stikstof massastroom toegevoegd aan de effluentstroom. </li></ol></li><li> Het uitvoeren van de kwantificering van de stikstof bevattende producten door toepassing van de procedure die wordt beschreven in paragraaf 1.3.3. </li></ol></li></ol&gt;

De auteurs hebben niets te onthullen.

De beschreven experimentele procedures mogelijk een succesvolle uitgebreide off-line en on-line identificatie en kwantificatie van stikstofhoudende verbindingen in de onderzochte monsters. De scheiding van stikstof bevattende verbindingen schalieolie werd uitgevoerd onder toepassing van GC × GC-NCD, zie figuur 3. Aangezien de NCD niet kan worden gebruikt voor identificatie, de retentietijd waargenomen soorten moeten vooraf worden vastgesteld door het uitvoeren van analyses d...

De reserves van licht zoete ruwe olie geleidelijk afneemt, en dus worden alternatieve fossiele bronnen overwogen voor gebruik in de energie en petrochemische industrie. Bovendien, hernieuwbare energiebronnen zoals bio-olie, verkregen door snelle pyrolyse van biomassa worden een steeds aantrekkelijker middelen van bio-brandstoffen en chemicaliën. Niettemin zware ruwe olie is een logische eerste keuze vanwege de grote bewezen reserves in Canada en Venezuela 1-3. Deze laatste worden beschouwd als de grootste ruwe oliereserves in de wereld en hun samenstelling is vergelijkbaar met de samenstelling van natuurlijk bitumen. Vergelijkbaar met bio-olie, zware ruwe oliën afwijken van lichte ruwe olie door de hoge viscositeit bij temperaturen reservoir met hoge dichtheid (lage API-dichtheid), en significante inhoud van stikstof, zuurstof en zwavel bevattende verbindingen 4,5. Een ander veelbelovend alternatief is schalie-olie, afkomstig van schalie-olie. Olieschalie is een fijnkorrelig sedimentair gesteente conbevattende kerogeen, een mengsel van organische chemische verbindingen met een molecuulgewicht zo hoog als 1000 Da 6. Kerosine kunnen organische zuurstof, stikstof en zwavel in de koolwaterstof matrix bevatten; afhankelijk van de oorsprong, de leeftijd en de extractieomstandigheden. Global karakteriseringsmethoden gebleken dat de concentratie van heteroatomen (S, N en O) in leiolie en zware ruwe oliën kenmerkend aanzienlijk hoger dan het voor de in bijvoorbeeld de petrochemische industrie 6 productenspecificaties. Het is goed gedocumenteerd dat stikstof bevattende verbindingen aanwezig in gebruikelijke zware ruwe olie en leisteenolie een negatief effect op de katalysatoractiviteit bij hydrokraken, katalytisch kraken en reformeerwerkwijzen 7. Ook is vermeld dat de aanwezigheid van stikstof bevattende verbindingen zijn geen gevaar omdat ze bevorderen gomvorming in de koude box of een steamcracker 8. Deze verwerking en veiligheid chaldagingen zijn een sterke drijfveer om de huidige methoden voor het off-line en on-line karakterisering van stikstofhoudende verbindingen in complexe koolwaterstof matrices te verbeteren. Tweedimensionale gaschromatografie (GC × GC) gekoppeld aan een stikstof chemoluminescentie detector (NCD) is een betere karakterisering techniek vergeleken eendimensionale gaschromatografie (GC) voor het analyseren van conventionele diesels of vloeibaar gemaakte steenkool monsters 7. Onlangs is een methode ontwikkeld en toegepast op de offline karakterisering van stikstofgehalte in schalieolie 6, de identificatie van geëxtraheerde stikstofverbindingen aanwezig in middeldestillaten 9 en het vaststellen van de gedetailleerde samenstelling van kunststofafval pyrolyse olie 10. Het is dus duidelijk dat GC × GC-analyse is een krachtige offline verwerkingstechniek voor het analyseren van complexe mengsels 11-17. Echter, on-line applicatie is moeilijker vanwege de behoefte aan een betrouwbare eennd niet-discriminerende steekproefmethode. Eén van de eerste ontwikkelde methoden voor uitgebreide on-line karakteriseren werd aangetoond door analyse stoomkraken reactor effluent met een TOF-MS en een FID 18. De optimalisering van de GC-instellingen en een geschikte combinatie kolom geactiveerd analyse van monsters bestaande uit koolwaterstoffen, variërend van methaan tot polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK&#39;s) 18. De huidige werk neemt deze methode om een ​​nieuw niveau door deze uit te breiden tot de identificatie en kwantificatie van stikstofverbindingen in het complex aanwezig koolwaterstofmengsels. Een dergelijke werkwijze is onder andere nodig om fundamenteel begrip van de rol die deze stoffen spelen bij verscheidene processen en toepassingen te verbeteren. Naar beste weten van de auteurs, informatie betreffende kinetiek van omzettingsprocessen van stikstofhoudende verbindingen schaars 19, mede door de ontoereikende methode voor het identificeren en kwantificeren van stikstof bevattende verbindings in het reactoreffluent. Tot vaststelling van de methode voor offline en on-line analyse is dus een eerste vereiste voordat men zelfs kan proberen grondstof reconstructie 20-27 en kinetische modellering. Een van de gebieden die zouden profiteren van de nauwkeurige identificatie en kwantificering van stikstofhoudende verbindingen stoomkraken of pyrolyse. Bio en zware fossiele feeds voor stoomkraken of pyrolyse reactors bevatten duizenden van koolwaterstoffen en verbindingen die heteroatomen bevatten. Bovendien, vanwege de complexiteit van de voeding en de radicale aard van de optredende chemische, tienduizenden reacties kunnen optreden tussen de duizenden vrije radicalen 28, waarbij het ​​reactoreffluent nog complexer dan het uitgangsmateriaal maakt. In koolwaterstofmengsels is voornamelijk aanwezig in aromatische structuren, bijvoorbeeld pyridine of pyrrool stikstof; vandaar meeste experimentele inspanningen gewijd aan de ontleding van deze structgelen. Waterstofcyanide en ethyn werden als belangrijkste producten voor de thermische ontleding van pyridine onderzocht bij een temperatuurgebied van 1,148-1,323 K. Andere producten zoals aromaten en vluchtige teer werden ook gedetecteerd in ondergeschikte hoeveelheden 29. De thermische ontleding van pyrrool werd onderzocht in een breder temperatuurgebied van 1,050-1,450 K gebruik schokgolf experimenten. De belangrijkste producten waren 3-buteennitril, cis- en trans-2-buteennitril, waterstofcyanide, acetonitril, 2-acrylonitril, propaannitril, en propiolonitrile 30. Bovendien thermische ontleding shocktubes experimenten werden uitgevoerd pyridine bij verhoogde temperaturen waardoor vergelijkbaar product spectra 31,32. Productopbrengsten in deze studies werden bepaald door GC uitgerust met een FID, een stikstof-fosfor detector (NPD) 31, een massaspectrometer (MS) 32 en een Fourier transformatie infrarood (FTIR) spectrometer 32 </sup&gt;. Een soortgelijke methodologie uitvoering van de FID en de NPD werd op de schalieolie pyrolyseproducten in een continue reactor 8 analyseren. Met een koude val bij 273,15 K en GC-MS, Winkler et al. 33 bleek dat in pyridine pyrolyse heteroatoom bevattende aromatische verbindingen worden gevormd. Zhang et al. 34 en Debono et al. 35 de werkwijze toegepast van Winkler et al. Voor het bestuderen van pyrolyse van organisch afval. De stikstofrijke reactieproducten werden on-line geanalyseerd met behulp van een GC gekoppeld met een thermische geleidbaarheidsdetector (TCD) 34. De verzamelde teer werden offline geanalyseerd met behulp van GC-MS 34,35. Gelijktijdige pyrolyse tolueen en pyridine vertoonden een verschil in roetvorming neiging opzichte pyridine pyrolyse, waarin de complexiteit van de vrije radicalen reacties 31,36. Een van de meest uitgebreide analysemethodes ontwikkeld door NAthan en collega&#39;s 37. Ze gebruikten FTIR, nucleaire magnetische resonantie (NMR) en GC-MS analyse ontledingsproducten pyridine en diazine en elektron paramagnetische resonantie (EPR) spectroscopie voor het opsporen vrije radicalen. FTIR analyse kan een zeer effectieve benadering voor de identificatie van een groot aantal producten, zelfs PAK 38-40, toch kwantificering zeer uitdagend. Kalibratie vereist een volledige set van infrarood spectra bij verschillende concentraties voor elke diersoort waarvoor bij een bepaalde temperatuur en druk 41. Recent werk van Hong et al. Aangetoond dat de mogelijkheden van het gebruik van moleculaire-beam massaspectrometrie (MBMS) en instelbare synchrotron vacuüm ultraviolet foto-ionisatie voor het bepalen van producten en tussenproducten tijdens pyrrool en pyridine afbraak 42,43. Deze experimentele methode maakt selectieve identificatie van isomere tussenproducten en bijna-drempel detectie van radicalen zonder inflicting fragmentatie van de geanalyseerde species 44. De onzekerheid van de gemeten door gebruikmaking MBMS analyse aanzienlijk. In dit werk, worden eerst de offline uitgebreide karakteriseringsresultaten van het complex schalieolie gerapporteerd. Vervolgens worden de beperkingen van het gebruik van een on-line GC × GC-TOF-MS / FID voor de analyse van stikstofverbindingen in een complexe koolwaterstof matrix besproken. Tenslotte wordt de nieuw ontwikkelde methode voor de on-line kwantificering van stikstofhoudende verbindingen met GC × GC-NCD aangetoond. De kwalitatieve analyse van producten werd uitgevoerd met TOF-MS, terwijl FID en NCD werden gebruikt voor kwantificering. De toepassing van de NCD is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van het gebruik van de FID vanwege een hogere selectiviteit, lagere detectielimiet en equimolaire respons.

<table><tbody><tr><td>2-Chloropyridine, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C69802</td><td>Zeer giftig</td></tr><tr><td>Shale oil</td><td>Origin Colorado, US</td><td>Piceance Basin in Colorado, USA</td><td>Giftig</td></tr><tr><td>Pyridine, 99.8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270970</td><td>Zeer giftig</td></tr><tr><td>Carbon Dioxide, industrial grade refrigerated liquid</td><td>PRAXAIR</td><td>CDINDLB0D</td><td>Draag veiligheidshandschoenen en -bril</td></tr><tr><td>Helium, 99.99%</td><td>PRAXAIR</td><td>6.0</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen, 99.95%</td><td>Air Liquide</td><td>695A-49</td><td>Ontvlambaar</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>Air Liquide</td><td>905A-49+</td><td>Ontvlambaar</td></tr><tr><td>Air</td><td>Air Liquide</td><td>365A-49X</td><td></td></tr><tr><td>Nitrogen</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>Giftig</td></tr><tr><td>Heptane, 99+%</td><td>Chemlab</td><td>CL00.0805.9025</td><td>Giftig</td></tr><tr><td>Nitrogen, industrial grade refrigerated liquid</td><td>PRAXAIR</td><td>P0271L50S2A001</td><td>Draag veiligheidshandschoenen en -bril</td></tr><tr><td>Autosampler</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>AI/AS 3000</td><td></td></tr><tr><td>High temperature 6 port/2 position valve</td><td>Valco Instruments Company Incorporated</td><td>SSACGUWT</td><td></td></tr><tr><td>Gas chromatograph</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 column</td><td>Restek Pure Chromatography</td><td>10195-146</td><td></td></tr><tr><td>BPX-50 column</td><td>SGE Analytical science</td><td>54741</td><td></td></tr><tr><td>TOF-MS</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>Tempus Plus 1.4 SR1 Finnigan</td><td></td></tr><tr><td>NCD</td><td>Agilent Technologties</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 image 2.3</td><td></td></tr></tbody></table>

on-line analyse van stikstofhoudende verbindingen in complex hydrocarbon matrix

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

De verschuiving naar zware ruwe oliën en het gebruik van alternatieve fossiele grondstoffen zoals schalieolie zijn een uitdaging voor de petrochemische industrie. De samenstelling van zware ruwe oliën en schalieolie varieert aanzienlijk afhankelijk van de herkomst van het mengsel. Met name bevatten ze een verhoogde hoeveelheid stikstofhoudende verbindingen in vergelijking met de conventioneel gebruikte zoete ruwe olie. Als stikstofverbindingen invloed hebben op de werking van de thermische processen in coker units en stoomkrakers en zoals sommige soorten worden beschouwd als milieugevaarlijke een gedetailleerde analyse van de reacties met stikstofhoudende verbindingen onder pyrolyseomstandigheden waardevolle informatie. Daarom is een nieuwe methode ontwikkeld en gevalideerd met een voeding met een hoog stikstofgehalte, dat wil zeggen, een schalieolie. Eerst werd de toevoer offline gekenmerkt door uitgebreide tweedimensionale gaschromatografie (GC × GC) gekoppeld met een nitrOgen chemoluminescentie detector (NCD). In een tweede stap werd de on-line analyse methode ontwikkeld en op een stoomkraakproces proefinstallatie tests waarbij pyridine opgelost in heptaan. De eerste is een representatieve verbinding volgens één van de meest overvloedige klasse van verbindingen die in schalieolie. De samenstelling van de reactoreffluent werd bepaald via een zelf ontwikkeld geautomatiseerd bemonsteringssysteem gevolgd door directe injectie van het monster op een GC × GC gekoppeld aan een time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS), vlamionisatiedetector (FID ) en NCD. Een nieuwe methode voor de kwantitatieve analyse van stikstofhoudende verbindingen gebruikt NCD en 2-chloorpyridine als interne standaard ontwikkeld en gedemonstreerd.

Het chromatogram verkregen met de offline GC × GC-NCD ter karakterisering van stikstofhoudende verbindingen in een schalieolie monster wordt in figuur 3 de volgende klassen werden onderscheiden:. Pyridinen, anilinen, chinolinen, indolen, acridinen en carbazolen. Bovendien gedetailleerde kwantificatie van de afzonderlijke verbindingen mogelijk was. De verzamelde gegevens werden gebruikt om de individuele verbinding concentraties te bepalen, en de verkregen waarden zijn we...

Werkwijze combineren uitgebreide tweedimensionale gaschromatografie met stikstof chemiluminescentiedetectie is ontwikkeld en toegepast op on-line analyse van stikstofhoudende verbindingen in een complexe koolwaterstof matrix.

On-line analyse van stikstofhoudende verbindingen in Complex Hydrocarbon Matrix

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 ...

Het algemene doel van dit experiment is het detecteren en kwantificeren van stikstofhoudende verbindingen in een complexe koolwaterstofmatrix. Deze methode biedt antwoorden op vragen binnen het vakgebied van de chemische technologie en de petrochemische industrie, zoals een volledige analyse van de effluentstroom van een steamcracker of andere petrochemische stromen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze uitgebreid en kwantitatief is.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot het detectiespectrum van producten bij stoomtracking, omdat het een betrouwbare, kwantitatieve analyse biedt van stikstofhoudende verbindingen in de effluentstroom van de reactor. Deze methode biedt inzicht in de chemie van stikstofhoudende koolwaterstoffen, maar kan ook worden toegepast op andere processen, zoals de snelle pyrolyse van biomassa. Over het algemeen zullen onderzoekers die nieuw zijn met deze methode kampen met uitdagingen met betrekking tot bemonstering bij hoge temperaturen.Om deze procedure te starten, weegt u twee glazen vials met een analytische balans en noteert u de gemeten waarden. Voeg ongeveer 25 milligram van de interne standaard, 2-Chloropyridine, toe aan de eerste vial. Tare vervolgens de balans met de eerste vial en voeg ongeveer 1.100 milligram van een schalieolie-monster toe.Schud het flesje voorzichtig om het mengsel te mengen. Plaats het tweede flesje op de balans en zet de balans op nul. Draag ongeveer 25 milligram van het bereide mengsel over naar het tweede flesje en voeg vervolgens ongeveer 450 milligram van het oorspronkelijke schalieoliemonster toe.Voer de tweedimensionale GC-NCD-analyse uit met een tweedimensionaal GC-instrument dat is uitgerust met een tweetraps cryogene vloeibare koolstofdioxidemodulator. Verbind eerst de niet-polaire PONA-kolom van de eerste dimensie rechtstreeks met de mid-polaire BPX50-kolom van de tweede dimensie. Pas de tweedimensionale bedrijfsomstandigheden toe die zijn geoptimaliseerd voor de detectie van stikstofhoudende verbindingen in schalieolie door de parameters in de software in te stellen.Stel voor de NCD de debieten in op respectievelijk 5 en 11 milliliters per minuut voor waterstof en zuurstof, terwijl de brandertemperatuur op 925 graden Celsius wordt gehouden via de dubbele plasmacontroller van de detector. Injecteer vervolgens het monster met de autosampler door de analyse via de software te starten. Voer tijdens het online analyse-experiment heptaan en water toe met behulp van een computergestuurde rotatiepomp door het debiet in te stellen via de programmeerbare logische controller, of PLC, en voeg pyridine toe aan het convectiegedeelte van de reactor door de snelheid van de plunjerpomp handmatig in te stellen.Verdampt en meng de feedstock voorafgaand aan het reactiegedeelte van de oven in twee afzonderlijk verwarmde zones die op een temperatuur van 500 °C worden gehouden. Stel vervolgens een temperatuurprofiel in voor de reactor van gelegeerd staal met een lengte van 12,4 meter en een interne diameter van 9 mm door de temperaturen in de vijf verwarmde zones via de PLC in te stellen. Voeg daarna vloeibare stikstof toe aan de GC-oven om de temperatuur te verlagen naar -40 °C.Stel voor de NDC de debieten handmatig in op respectievelijk 5 en 11 milliliters per minuut voor waterstof en zuurstof, terwijl de brandertemperatuur op 925 graden Celsius wordt gehouden. Neem vervolgens een monster van het effluent uit de pilotplant op de lijn tussen 400 en 500 graden Celsius door eerst via de PLC de pneumatische zespoorts tweewegklep naar de spoelpositie te draaien en de monsterlus gedurende ten minste twee minuten door te spoelen. Draai daarna de pneumatische zespoorts tweewegklep via de PLC naar de injectiepositie.Voor de bereiding van de interne standaard wordt chloropyradine opgelost in n-hexaan en wordt het mengsel handmatig geroerd. Voeg de interne standaard continu toe door het bereide mengsel via een capillaire overdrachtslijn te pompen, die centraal in de productstroom vóór het bemonsteringssysteem is geplaatst. Het chromatogram dat is verkregen met behulp van de offline tweedimensionale GC-NCD voor de karakterisering van stikstofhoudende verbindingen in schalieolie wordt hier getoond.Verschillende verbindingen werden geïdentificeerd en hun concentraties werden bepaald. Het geanalyseerde monster bevatte 4,21 gewichtsprocent stikstofhoudende verbindingen, die hoofdzakelijk tot de pyridineklasse behoorden. Online tweedimensionale GC tof MS-analyse van de reactoruitstroom tijdens pyrolyse van een pyridin-heptaanmengsel werd gebruikt voor het identificeren van de reactieproducten en het vaststellen van de retentietijden van de verbindingen voor de geselecteerde chromatografische omstandigheden.Voor het bepalen van de samenstelling van de reactoruitstroom bij gebruik van stoom als verdunner werd tweedimensionale GC-FID-analyse toegepast. De verkregen productconcentraties zijn hier vermeld. De online tweedimensionale GC-NCD-methode werd getest onder condities die waren gekozen om ontleding van pyridine te voorkomen, en de pyridineconcentratie van 819 ppm (massa) werd gemeten op basis van de verkregen detectorrespons en de bekende concentratie van de interne standaard.De relatieve meetfout was minder dan drie procent. De tweedimensionale FID- en GC-NCD-chromatogrammen van een experiment met stoomkraken van heptaan met pyridine worden hier getoond. Er werden verschillende stikstofhoudende verbindingen gedetecteerd en de stikstofconcentratie in de reactietoevoer werd bepaald op 124,5 gewichtsonderdelen per miljoen, wat overeenkomt met een stikstofrecuperatie van 98,5 procent.Zodra deze techniek onder de knie is, kunnen er nauwkeurige resultaten worden gegenereerd, zelfs voor sporenconcentraties van stikstofhoudende componenten. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat er een hoeveelheid interne standaarden moet worden toegevoegd die een concentratie oplevert die vergelijkbaar is met de concentratie van de detecteerbare producten. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg vrijgemaakt voor onderzoekers op het gebied van de chemische kinetiek van de pyrolyse van stikstofhoudende koolwaterstoffen.En dit met een aanzienlijk hogere precisie. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe discriminatie van verbindingen met een hoog kookpunt tijdens onlinesampling kan worden voorkomen. De hoge scheidingskracht van tweedimensionale GC in combinatie met een zeer gevoelige en selectieve detector stelt ons in staat om ver boven de huidige stand van de techniek uit te stijgen, en levert resultaten op die kwantificeerbaar, nauwkeurig en reproduceerbaar zijn.Vergeet niet dat het werken met stikstofhoudende verbindingen uiterst gevaarlijk kan zijn. Oplossingen en monsters dienen in een geventileerde ruimte te worden bereid.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Vorige werk suggereert dat de stikstofisotopische samenstelling van atmosferische stikstofoxiden de invloed van verschillende bronnen in het milieu zou kunnen onderscheiden. We rapporteren over een geautomatiseerde, mobiele, veldgebaseerde methode voor de hoge verzamelingsefficiëntie van atmosferisch NOx voor N-isotopische analyse met een uurlijkse tijdresolutie.

Geautomatiseerd, hoge-resolutie Mobile opvangsysteem voor de Stikstof isotopenanalyse van NO<sub&gt; x</sub

Α-hydroxylatie van kankerverwekkende nitrosaminen door cytochroom P450s is de geaccepteerde metabolische weg die produceert van DNA-beschadiging tussenproducten, die leiden mutaties tot. Nieuwe gegevens blijkt evenwel verdere oxidatie te nitrosamides kan optreden. We beschrijven een algemene methode voor het opsporen van nitrosamides vervaardigd uit in vitro cytochroom P450-gekatalyseerde metabolisme van nitrosaminen.

Een algemene methode voor het opsporen van Nitrosamide-formatie in het metabolisme In Vitro van nitrosaminen door cytochroom P450s

Dit protocol beschrijft een interne doorvoer voor aanvullende analytische en omics technieken, culminerend in een volledig gekoppeld karakterisering van natuurlijke organische stof en microbiële proteomics in verschillende ecosystemen. Deze aanpak maakt robuuste vergelijkingen voor het identificeren van de metabolische banen en het transformaties die belangrijk zijn voor het beschrijven van de gasproductie van broeikasgassen en het voorspellen van reacties op veranderingen in het milieu.

Single-doorvoer complementaire High-resolution analytische technieken voor het karakteriseren van complexe natuurlijke organische stof mengsels

Neutraal SO2 clusters van lage kinetische energie (&lt; 0,8 eV/bestanddeel) worden gebruikt om complexe oppervlaktemoleculen zoals peptiden of lipiden te desorberen voor verdere analyse door middel van massaspectrometrie met behulp van een ionenvalmassaspectrometer. Er is geen speciale monstervoorbereiding vereist en real-time observatie van reacties is mogelijk.

Analyse van complexe moleculen en hun reacties op oppervlakken door middel van cluster-geïnduceerde desorptie /Ionisatie massaspectrometrie

Hier presenteren we een methode met behulp van tweedimensionale gaschromatografie en stikstofchemiluminescentiedetectie (GCxGC-NCD) om de verschillende klassen stikstofhoudende verbindingen in diesel- en straalbrandstoffen uitgebreid te karakteriseren.

Stikstof compound karakterisering in brandstoffen door multidimensionale gaschromatografie

Om de diversiteit van O-gekoppelde glycanen grondig te onderzoeken, wordt een nieuwe procedure voor in-gel reducerende β-eliminatie, gecombineerd met permethylering en een snelle fase-verdelingsmethode, toegepast op de analyse van O-gekoppelde glycanen die direct vrijkomen uit glycoproteïnen opgelost door SDS-PAGE en bruikbaar voor verdere glycomics-analyse door massaspectrometrie.

Verbeterde In-gel Reductive β-eliminatie voor Comprehensive O-gebonden en Sulfo-glycomics door massaspectrometrie

Deze video geeft een protocol voor de massaspectrometrische analyse van de vluchtige en oxidatie gevoelige verbindingen met elektronimpactionisatie ionisatie. De voorgestelde techniek is bijzonder interessant voor anorganische chemici werken met metaal organyls, silanen of fosfanen die moeten worden behandeld met inerte omstandigheden, zoals de Schlenk-techniek.

Analyse van vluchtige en oxidatie gevoelige verbindingen met behulp van een Cold Inlaat Systeem en Electron Impact Massaspectrometrie

Een procedure voor het uitvoeren van reducerende elektropolymerisatie van vinylbevattende verbindingen op glasachtige koolstof en met fluor gedopte tin-oxide gecoate elektroden wordt gepresenteerd. Aanbevelingen over configuraties van elektrochemische cellen en procedures voor het oplossen van problemen zijn inbegrepen. Hoewel niet expliciet hier beschreven, volgt oxidatieve elektropolymerisatie van pyrrolebevattende verbindingen vergelijkbare procedures als vinyl-gebaseerde reducerende...

Reductieve elektropolymerisatie van een vinyl bevattende poly-pyridyl Complex op glazige koolstof en fluor gedoteerde tinoxide elektroden

Stikstof is een effectieve superkritische vloeistof extractie of droogprocessen vanwege zijn geringe molecuulgrootte hoge dichtheid in het nabij-superkritische vloeistof regime en chemische inertie. We geven een superkritisch stikstof drogingsprotocol voor zuivering van reactieve, poreuze materialen.

Superkritische stikstof Verwerking voor de zuivering van reactieve poreuze materialen

Hier presenteren we een protocol voor directe, vroege guanidinylatiestad die een snelle totale synthese van aminoguanidine-bevattende kleine organische moleculen mogelijk maakt. Een geavanceerd synthetisch intermediair dat werd gebruikt bij de synthese van een bloedstollingsfactor XIa-remmer, werd bereid volgens dit protocol.

Een Direct, Early Stage Guanidinylation protocol voor de synthese van complexe-Aminoguanidine bevattende Natural Products

Leer een methode voor online analyse van stikstofhoudende verbindingen in complexe koolwaterstofmatrices met tweedimensionale gaschromatografie en stikstofchemiluminescentiedetectie. Deze techniek biedt betrouwbare kwantitatieve gegevens voor petrochemische stromen en milieumonitoring.

On-line analyse van stikstofhoudende verbindingen in Complex Hydrocarbon Matrix

Meer video's verkennen