采用柱阀切换技术消除裂解碳五馏分烃类组成的测定干扰

王文祥 李玮明

（中国石油独山子石化分公司研究院资源评价所，独山子 833699）

裂解碳五馏分中富含异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯，三种二烯烃的含量约占裂解碳五馏分的50%，因此是重要而又具有潜在应用价值的化工原料。但同时，裂解碳五馏分中还含有多种沸点接近的组分，对裂解碳五馏分的性质和加工利用方案会造成影响，因此有必要对裂解碳五馏分中的烃类组成进行分析测定。目前，在裂解碳五馏分的烃类组成分析方面主要采用单柱分析［1，2］，固定相为聚二甲基硅氧烷，但是采用这种方法仅可以对碳五及以上烃类实现完全分析，而无法分析样品中的碳四烃类。也有报道采用GCMS技术对裂解碳五馏分进行分析［3］，但是实验研究发现，仅用MS很难区别各烯烃同分异构体，因此也存在应用局限［4］。

本实验采用柱阀切换技术先将裂解碳五馏分粗分为碳四部分和碳五部分，再分别对各部分进行详细分析，最终实现了一次分析完成裂解碳五馏分中各烃类组成的测定。

1 实验部分

1.1 分析仪器

气相色谱仪，具备两个FID检测器和六通阀切换系统。

1.2 试剂

氦气，纯度大于99.99%；氢气，纯度大于99.99%。

标样：反丁烯、正丁烯、异丁烯、顺丁烯、1，2-丁二烯、正戊烷、异戊烷、环戊烷、1-戊烯、反2-戊烯、顺2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、环戊烯、反1，3-戊二烯、顺1，3-戊二烯、异戊二烯、1，4-戊二烯、环戊二烯、2-甲基戊烷、2-丁炔。

1.3 实验条件

色谱柱：Al2O3色谱柱；预分析色谱柱；HP-1色谱柱；PONA毛细管色谱柱；极性毛细管色谱柱。进样口温度250℃，进样量1.0μL，分流比100∶1。载气为氦气。柱箱升温程序：初始温度35℃，保持10min，以5℃/min升温至200℃。FID检测器温度300℃，氢气流速30mL/min，空气流速400mL/min。

1.4 方法原理

裂解碳五馏分中烃类组分复杂，涵盖了碳四～碳十的各种烃类，其中含有多种同分异构体，由于色谱保留性质相近，仅用单支色谱柱无法实现各组分的分离。因此，考虑采用分段分析的方案，即先通过预分析色谱柱和切换阀将裂解碳五馏分粗分为碳四部分和碳五部分，再分别用Al2O3色谱柱和PONA色谱柱对各部分进行详细烃组成分析，最后通过汇总得到测试结果。主要气路连接示意图如图1所示。

图1 主要气路连接示意图

2 结果与讨论

2.1 碳四部分分析柱的选择

在预分析色谱柱将裂解碳五馏分中的碳四部分粗分离后，需要对其进行详细烃组成分析。为此 考 察了Al2O3色 谱柱、HP-1色谱 柱、PONA色 谱柱、极性色谱柱四类色谱柱对碳四部分的分析效果（图2）。

从图2可以看出，HP-1、PONA和极性色谱柱在分析碳四部分时均有较严重的色谱峰重叠，只有Al2O3色谱柱能够对碳四部分中的全部烃类实现分离。另外还可以注意到在Al2O3色谱柱和HP-1、PONA色谱柱上正丁烯和反丁烯的保留时间出现交叉的特点。

图2 不同类型色谱柱对碳四部分的分析谱图

2.2 碳五部分分析柱的选择

从图3可以看出，Al2O3色谱柱和极性色谱柱在分析碳五部分时均有较严重的重叠和拖尾，只有HP-1和PONA色谱柱能够对碳五部分中的烃类实现分离。

图3 不同类型色谱柱对碳五部分的分析谱

2.3 考察准确度

通过配制标样，对测定结果进行准确度考察，测定结果说明该方法测定结果准确（表1）。

表1 准确度考察

3 结论

裂解碳五馏分中烃类组分复杂，采用预分析柱对样品先进行粗分离能减轻后续色谱柱的分析压力，避免了单支色谱柱分析时出现的色谱峰相互重叠掩盖的现象。

Al2O3色谱柱是对裂解碳五馏分中碳四部分分离的最佳色谱柱。PONA色谱柱是对裂解碳五馏分中碳五部分分离的最佳色谱柱。

经实验结果表明，该方法具有良好的准确度和精密度，能够为裂解碳五馏分的质量监测提供参考数据。