异丁烷脱氢制异丁烯分析方法研究

徐敏燕，王文珍，马振军

（1.西安石油大学，陕西 西安 710065；2.西安元创化工科技股份有限公司，陕西 西安 710061；3.西安西北石油管道公司，陕西 西安 710018）

·分析与测试·

异丁烷脱氢制异丁烯分析方法研究

徐敏燕1，2，王文珍1，马振军3

（1.西安石油大学，陕西 西安 710065；2.西安元创化工科技股份有限公司，陕西 西安 710061；3.西安西北石油管道公司，陕西 西安 710018）

介绍了一种异丁烷脱氢制异丁烯产物的气相色谱分析法以及产物的计算方法，色谱分析在安捷伦7890A型色谱仪上进行，产物在Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4毛细管色谱柱上分离，用氢火焰检测器检测，采用程序升温，每个样品的分析时间约为32min，方法快速简便，数据较为精密准确。

异丁烷脱氢；异丁烯；色谱分析

异丁烯是一种重要的有机化工原料，主要用于制备、合成甲基叔丁基醚（MTBE）、丁基橡胶、异戊橡胶、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、异戊二烯、ABS树脂等各种有机原料和精细化学品。随着异丁烯下游产品的开发利用，丰富异丁烯的来源，提高异丁烯的产量，已成为当务之急。炼油厂生产的低碳烷烃中异丁烷的含量在80%左右，若直接使用含量较低的异丁烷来脱氢生成异丁烯和其它烯烃，则可降低生产成本；异丁烷脱氢产物组分复杂，各同分异构体性质相近，较难分离。因此，准确测定异丁烷原料气以及产物中目标组分的含量是异丁烷脱氢制异丁烯实验顺利进行的基础。

1 气相色谱仪器与试剂

异丁烷脱氢产物主要是低碳烃，包括C1-C5的烷烃和烯烃。产品检测采用安捷伦7890A型气相色谱仪（氢火焰离子检测器）；数据工作站为安捷伦。

所用试剂标准气：甲烷，乙烷，丙烷，丙烯，异丁烷，1-丁烯，异丁烯，顺-2-丁烯。标准气含量为：甲烷：1.00%、乙烷1.00%、丙烷2.01%、丙烯0.1%、异丁烷17.1%、1-丁烯0.101%、异丁烯17.1%、顺-2-丁烯2.0%。

2 色谱分析条件

异丁烷脱氢制异丁烯的反应产物复杂，主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、1-丁烯、异丁烯、顺-2-丁烯等。各组分物化性质十分接近，特别是各种同分异构体，沸点、相对挥发相差很小，出峰时间非常接近；原料气和产物中的异丁烷、异丁烯含量较大，容易形成拖尾峰，与各同分异构体峰形重叠。因此，使各组分较好的分离是实验分析中的关键。

2.1 固定相的选择

固定相是分离的决定性因素。因反应产物比较复杂，必须选择一种高选择性、热稳定性好、组分不易流失的固定相。采用经硫酸钠改性脱活的多孔氧化铝作为固定相，色谱柱采用Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4，30×0.532mm毛细管柱；N2为载气；柱温度为程序升温70～110℃；检测器温度为180℃；进样器温度为100℃。

2.2 柱温

当被测组分的沸点范围很宽时，用恒温往往造成低沸点的组分分离不好，而高沸点组分峰形扁平，若采用程序升温就能很好解决此问题。根据程序升温的优点，再结合反应产物各组分的沸点，通过实验确定了最佳的升温程序：70℃恒温2min，以10℃/min升到110℃，恒温20min，然后降温。此时低沸点和高沸点组分都可在较佳的分离度下流出，而且峰形对称，获得了满意结果。

2.3 柱前压

由于毛细管柱具有高效性，分离组分复杂的混合物，应尽可能在保证各组分的分离度大于等于1，峰形要求对称既不能出现拖尾也不能出现伸舌。经反复试验，柱前压确定为0.1MPa。

2.4 氢空比、分流、尾吹和隔膜

毛细柱相对填充柱，影响因素多了分流、尾吹和隔垫，这些同时也影响柱效率和选择性。通过进等量的同一试验样品，反复比较其各组分的分离度、峰形和峰高或峰面积的大小，再结合各种操作条件，确定氢空比、分流、尾吹和隔膜条件为，氢空比1∶10、分流6.0、隔膜5.0、尾吹6.0。

3 结果与讨论

3.1 定性

在确定的最佳色谱条件下，对原料和反应产物中各组分进行定性。各组分都采用纯物质的保留时间来定性，确定各组分的保留时间（min）分别为：甲烷1.342、乙烷1.521、丙烷2.352、丙烯3.952、异丁烷4.245、1-丁烯6.662、异丁烯5.563、顺丁烯7.443。

3.2 反应产物测定

在选定色谱分析条件下，对预先配好的混合标样进行分析，由色谱分析出被测物的峰面积与浓度标准曲线。标准曲线如图1、图2。

图1 异丁烷标准曲线图

图2 异丁烯标准曲线图

在与混合标样相同的色谱分析条件下，对异丁烷脱氢制异丁烯实验的反应产物进行测定，得出相应组分的面积，用峰面积外标法计算反应产物中各组分的含量。分析结果如图3。

图3 异丁烷脱氢制异丁烯实验产物色谱图

3.3 反应产物计算

4 结论

4.1 选用Agilent-GS-Aluminum-Na2SO4色谱柱和采用合理的程序升温条件，异丁烷脱氢制异丁烯实验产物各组分可完全分离，分析时间短，峰形对称性和重现性都较好。

4.2 最佳色谱分析条件为：载气为N2，载气压力0.1MPa，氢气压力0.1MPa，空气压力0.15MPa，FID温度230℃，进样器温度230℃，柱温采用程序升温分析，升温程序为，，在此条件下，各组分能很好的分离，而且峰形对称，重现性好。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.019

TQ221.21+3

2016-04-05

徐敏燕（1981-），女，陕西人，现工作于西安元创化工科技股份有限公司，工程师，从事催化剂和净化剂研发工作。