Using Alternative Carrier Gases with Accelerated ASTM D2887 Simulated Distillation Analysis

Význam tématu

Simulovaná destilace podle metody ASTM D2887 je klíčová pro přesné stanovení rozložení bodů varu ropných frakcí a optimalizaci provozu rafinerií. Alternativní nosné plyny jako vodík a dusík nabízejí významné úspory nákladů a zvýšenou dostupnost oproti heliu, přičemž zachovávají analytickou výkonnost.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na převod akcelerované varianty ASTM D2887 (procedura B) z nosného plynu helium na vodík a dusík s využitím online nástroje EZGC® pro metodu překlad. Cílem bylo zachovat původní dobu retence a rozlišení jednotlivých uhlovodíků C5–C44 bez nutnosti zásadní revalidace.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda:

• Sloupec: MXT-1HT SimDist, 10 m × 0,53 mm ID, 0,88 µm PDMS
• Temperární program: 60 °C → 360 °C (35 °C/min)
• Procedura B (akcelerovaná): počáteční bod 80–100 °C → konec 360 °C

Carrier gas a toky:

• Helium: 26 mL/min, konstantní tok
• Vodík: ~22,35 mL/min (translated), konstantní tok
• Dusík: ~25,5 mL/min (translated), konstantní tok

Make-up gas: dusík 20–30 mL/min, vodík 30–40 mL/min, vzduch 360–400 mL/min
Detektor: FID @ 360 °C
Instrument: Agilent 7890B GC

Hlavní výsledky a diskuse

1. Zachování dob retence: Překlad metod zachoval retence C5–C44 v rozmezí rozdílů <0,1 minuty.
2. Výkonnost vodíku: Van Deemterova křivka pro vodík ukázala nižší HETP při rychlých lineárních rychlostech (>100 cm/s) a ostré píky s asymetrií 0,96–1,19. Odchylky relativních faktorů <10 %.
3. Výkonnost dusíku: Při nižší optimální rychlosti dusíku zůstalo rozlišení v rámci požadavků ASTM, píky byly širší, ale retence zůstaly shodné. Asymetrie 1,01–1,15, odchylky RF <5 %.
4. Reference gas oil (RGO): Bod varu v jednotlivých 5–10% oknech splnil mezní hodnoty ASTM D2887 při použití vodíku i dusíku; blank nezasahoval do vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení provozních nákladů díky levnějšímu nosnému plynu.
• Možnost generace vodíku a dusíku in-house.
• Jednodušší revalidace a minimální změny v tabulkách identifikace píků.
• Zrychlení analýzy bez ztráty kvality dat.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace automatického překladače metod v softwaru GC pro další nosné plyny.
• Širší využití tenkých i tlustých filmů sloupců pro rozšíření lineární kalibrace na C5–C50.
• Integrace generátorů vodíku a dusíku s chromatografem pro plnou automatizaci.
• Možnosti virtuální validace a strojového učení pro předpověď optimálních parametrů.

Závěr

Převod akcelerované metody ASTM D2887 z heliového nosného plynu na vodík a dusík pomocí EZGC® překladatele prokázal, že je možné zachovat analytickou přesnost, retence i rozlišení uhlovodíků C5–C44. Tato flexibilita otevírá dveře k významným úsporám a vyšší spolehlivosti simulované destilace v rafinériích a kontrolních laboratořích.

Reference

• ASTM Method D2887 – Simulated Distillation of Petroleum Distillates
• Restek® EZGC® Online Method Translator
• Oden K., Burger B., Rigdon A.: Using Alternative Carrier Gases with Accelerated ASTM D2887 Simulated Distillation Analysis