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凝析油烃类组成分析
来源: | 作者:九岭峰 | 发布时间: 193天前 | 126 次浏览 | 分享到:
本方法旨在开发针对凝析油的气流调制全二维气相色谱方法,仅使用常规色谱检测器(FID)实现对凝析油中轻烃的单体组分定量和全部组分的族类分析。


背景

全二维气相色谱是最近发展成熟的一种全新的色谱分离手段,因其分离度好、峰容量大、灵敏度高、化合物排列有规律等优点广泛用于挥发性复杂样品的分析应用,特别在石油化工领域的分离分析应用上取得了很好的效果。石油有机地球化学研究中, 有关凝析油的成因、热演化程度及母质来源的探讨, 需要更为详细的凝析油烃类组成数据。凝析油组成复杂,轻烃含量高,常规石油样品分析方法无法满足凝析油样品的分析要求。而全二维气相色谱可以显著提高凝析油分析的分离效果及定性定量的准确性,结合高扫描速率的质谱技术,实现C3-C8范围内轻烃的详细组分定量和C8以上烃类的族类分析。目前全二维气相色谱-质谱法已成为凝析油烃组成分析的石油天然气行业标准方法(SY_T7315-2016)。

对于传统热调制全二维来说,鉴于凝析油中含有较多的低沸点化合物(-50~127°C),只有通过大量制冷剂才能实现对这部分轻组分在热调制器上的捕集。而这类设备成本及运行维护费用往往非常昂贵,普及率较低。气流调制技术作为另一种广泛使用的全二维气相色谱调制技术,利用气流切换和流量的变化实现对化合物的调制,不需要任何制冷剂,系统相对简单易用,同时具有更高的可靠性和稳定性,在常规全二维气相色谱分析方面具有很大的成本和效率优势。

本方法旨在开发针对凝析油的气流调制全二维气相色谱方法,仅使用常规色谱检测器(FID)实现对凝析油中轻烃的单体组分定量和全部组分的族类分析。



方法

本方法使用的一维柱(1D)和二维柱(2D)以及辅助支路柱如下

一维柱:DB-1MS, 30m, 0.25mm, 膜厚0.5μm
     
二维柱:DB-17MS, 2m, 0.15mm, 膜厚0.15μm

支路: 0.7m*0.25mm 无固定相空柱

一维柱、支路和二维柱通过玻璃三通(Y pressfit)在柱温箱内进行连接。一维柱头接进样口,二维柱尾接FID检测器。




结果

本方法主要目标是完成凝析油中的族组成含量(正构、异构烷烃、单环环烷烃、多环环烷烃、单环芳烃、多环芳烃等)和轻烃中的单体详细组成(C3-C8)分析。


GC´GC全二维色谱图

全二维点阵图如图1所示。基本上可以分离凝析油中的主要成分异。


 

图1. 凝析油全二维谱图



C3-C8单体化合物定量

针对C3-C8段轻组分的精细分离,其测试结果与文献结果类似(图2)。化合物定性结果通过另外的GCMS实验进行验证。

其结果列于表2。该方法适用于沸点范围C2-C33的样品,满足文献或标准的测试范围要求(C3-C31)。



图2. 凝析油中C3-C8段化合物的全二维谱图

 

族类分析

使用本方法对凝析油进行分析,能够得到边界清晰的族类分离结果(见图3),一般将样品中所有烃类分为链烷烃(包含正构和异构烷烃),单环烷烃,多环烷烃,单环芳烃,双环芳烃,和三环芳烃等几种族类,然后根据峰面积归一化进行定量计算。该过程通过软件可自动完成。由于FID检测器对大多数烃类物质的响应比较一致,峰面积归一法具有较好的准确性和便利性。




图3. 凝析油族类分析



总结

使用气流调制技术,无需任何制冷剂,无需质谱,只使用常规GCFID检测器,完成轻烃单体定量及全组分的族类分析,满足凝析油分析标准,适合批量样品的常规分析。