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石油氣和天然氣中含硫化合物的分析
閱讀：726 發布時間：2022-4-6摘要：通過分析不同硫化物氣態標樣對 Agilent J&W DB-Sulfur SCD 色譜柱進行了評估。另外，還根據 ASTM D5504 方法，采用配置 DB-Sulfur SCD 色譜柱的安捷倫惰性流路 GC/SCD對石油氣和天然氣中的含硫化合物進行了分析。該低流失、高惰性的色譜柱在分析反應性含硫化合物時提供了良好的分離度和峰形。理想的結果證明配置了 DB-Sulfur SCD 色譜柱的惰性流路 GC/SCD 是分析含硫化合物的有力工具。
前言：石油氣和天然氣在滿足能源需求方面扮演著舉足輕重的角色。監測這些產品中的含硫化合物不僅有利于保護昂貴的催化劑、保證產品質量，對保護環境及人類健康來說也極其重要。氣態含硫化合物的分析非常困難，因為這些化合物具有極性和反應性，而且濃度差異很大。硫化學發光檢測器 (SCD) 是分析含硫化合物的設備，因為它的響應是線性等摩爾響應，并且不容易受烴類化合物的干擾。例如，ASTM 方法D5504 [1] 中采用了 SCD 來檢測汽油和天然氣中的含硫化合物，但是，為了避免 SCD 陶瓷的污染以及靈敏度的降低，SCD 需要使用低流失氣相色譜柱。此外，揮發性含硫化合物活性*，具有吸附性及金屬催化性。因此，為了確保結果的可靠性，分析含硫化合物時要求樣品通道（尤其是氣相色譜柱）呈惰性。
低流失、高惰性的 Agilent J&W DB-Sulfur SCD 氣相色譜柱是專為分析含硫化合物而開發的，并且針對 GC/SCD 進行了優化。本應用簡報驗證了 DB-Sulfur SCD 色譜柱在采用安捷倫惰性流路GC/SCD 對石油氣和天然氣中的含硫化合物進行分析時的性能。
材料與方法實驗使用配有兩套帶雙等離子體燃燒頭的 Agilent 355 SCD 的Agilent 7890A 氣相色譜。GC/SCD 上配置有分流/不分流進樣口和揮發性物質接口 (VI)。樣品引入系統由六通氣體樣品閥組成，該閥通過惰性 Agilent UltiMetal 管線與分流/不分流進樣口或 VI直接連接。使用輔助 EPC 控制的終端氣體混合系統制備低濃度樣品。本實驗所分析的含硫化合物見表 1。所有硫化物標樣均購自北京AP BAIF 氣體工業公司。所有硫化物標樣均在氮氣中混合，使用終端氣體混合系統改變其濃度。
氣相色譜條件 1色譜柱： Agilent J&W DB-Sulfur SCD,70 m × 0.53 mm, 4.3 µm（部件號 G3903-63003）管線： 脫活熔融石英，1 m × 0.18 mm（部件號 160-2615-1）兩通： 脫活 Ultimate 兩通接頭（部件號 G3182-60580）載氣： 氦氣，恒壓模式，8.6 psi進樣口： 惰性流路分流/不分流進樣口，240 °C，分流比 10:1襯管： 超高惰性襯管（部件號 5190-2295）柱溫箱： 35 °C 保持 2 min，以 10 °C/min 的速度從 35 °C 升至 80 °C，80 °C 保持 6 min，然后以 15 °C /min 的速度從 80 °C升至 220 °C，220 °C 保持 10 min樣品定量環： 1 mL檢測器： Agilent 355 SCDSCD 條件燃燒頭溫度： 800 °C燃燒頭真空度： 350 Torr反應池真空度： 5 TorrH2： 40 mL/min空氣： 60 mL/min氣相色譜條件 2色譜柱： Agilent J&W DB-Sulfur SCD, 70 m × 0.53 mm, 4.3 µm（部件號 G3903-63003）載氣： 氦氣，恒壓模式，8.6 psi進樣口： 揮發性物質進樣口接口，200 °C，分流比 4:1柱溫箱、樣品定量環以及 SCD 的條件同條件 1
結果與討論氣相色譜條件 1為了更好地分離 COS 和 SO2，使用了 1 m 的脫活熔融石英管作為限流器，將其與 70 m × 0.53 mm，4.3 µm DB-Sulfur SCD 氣相色譜柱相連。對適用于不同應用的硫化物氣態標樣進行了檢測，分析的初始溫度為 35 °C。與典型的 30 °C 或低于室溫的初始溫度相比，35 °C 時氣相色譜系統更穩定，無需低溫冷卻，而且系統還適用于不同的實驗室條件。如圖 1 所示，色譜柱能夠很好地分離大部分 1# 和 2# 硫化物標樣。尤其值得一提的是，硫化氫和羰基硫在室溫下獲得了離和保留。從 1# 和 2# 標樣的疊加色譜圖可以看出，硫化氫和羰基硫在常規 60 m × 0.53 mm，4 µm 非極性色譜柱上通常會共流出，但是在帶 1 m 脫活熔融石英管的 70 m DB-Sulfur SCD 色譜柱上能夠部分分離。通過分析一種由 1# 和 2# 硫化物標樣的混合物外加一些常見含硫化合物組成的硫化物氣態混合物充分證實了這一點。