Analysis of Impurities in Propane/Propylene Streams Using a Pulsed-Flame Photometric Detector (PFPD)

Význam tématu

Analýza stopových množství síry v propan/propylene (C3) a ethylen/ethan (C2) surovinách je klíčová pro ochranu průmyslových zařízení, optimální činnost katalyzátorů a dosažení vysoké čistoty konečných produktů. I velmi nízké koncentrace H2S a COS mohou způsobit korozi potrubí, snížení výtěžnosti i poškození katalytických ložisek, což vede k ekonomickým ztrátám ve velkých petrochemických provozech.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předložené metody je nabídnout rychlou, citlivou a reprodukovatelnou techniku pro stanovení H2S, COS a dalších volatilních sírových sloučenin v plynné fázi na úrovni lepší než 0,1 ppmv. Protokol kombinuje automatizovanou smyčkovou injekci, separaci kapalinovou chromatografií (GC) a pulzní plamenovou fotometrickou detekci (PFPD).

Použitá metodika a instrumentace

Pro aplikaci byl využit systém OI Analytical S-PRO Select GC vybaven detektorem 5383 PFPD a kolonou Agilent J&W Select Low Sulfur (60 m × 0,32 mm). Klíčové prvky instrumentace:

• Permeation oven 35 °C s waferovými permeačními zařízeními pro H2S, COS a MeSH.
• Automatizovaný vzorkovací systém se 4-portovým a 6-portovým ventilem, Sulfinert® povrchované smyčky a vedení.
• Oven program: izotermie 40 °C (10 min), gradient 30 °C/min na 180 °C, doba analýzy 15,2 min.
• Carrier gas: helium 1,2 mL/min, splitový poměr 10:1 až 100:1.
• PFPD v lineárním režimu pro síru se čtvercovou funkcí, časování bran pro současnou detekci uhlovodíků a síry.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace tří sloučenin (H2S, COS, MeSH) prokázala lineárnost s R2 ≥ 0,999 v rozsahu 0,032–2,083 ppmv. Opakovatelnost byla ověřena 110 opakovanými injekcemi po dobu dvou týdnů; relativní standardní odchylky činily 4,3–10,96 % a potvrdily stabilitu systému. Separace sírových sloučenin v C3 matrici byla velmi dobrá. U C2 matric bylo možné H2S oddělit mezi ethylenem a ethanem, což vyžaduje optimalizaci splitových poměrů a sledování koelučních efektů. Pro názornou ilustraci byly prezentovány chromatogramy standardních vysokých a nízkých koncentrací a různé matrice (C2/C3, přírodní plyn, metan).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlý analytický běh pod 16 min s minimálními úpravami mezi matricemi.
• Vysokou citlivost a stabilitu detekce síry v různých plynných matricích.
• Možnost přímé analýzy bez nutnosti složitých předúprav.

Budoucí trendy a možnosti využití

Přístrojové a programové vylepšení by mohla dále zvýšit automatizaci a snížit limity detekce. Rozšíření aplikace na těkavé sírové sloučeniny vyššího řádu a integrace s pokročilou datovou analýzou (strojové učení, chemometrie) nabídne komplexnější monitoring kvality plynů v reálném čase.

Závěr

Systém OI Analytical S-PRO GC s PFPD a kolona Agilent Select Low Sulfur poskytuje robustní, rychlou a univerzální metodu pro stopovou analýzu síry v širokém spektru plynů. Metoda vyžaduje minimální úpravy mezi matricemi a umožňuje spolehlivé sledování H2S, COS i dalších sírových sloučenin za průmyslových podmínek.

Reference

1. Market Study: Polypropylene (3rd Edition), Ceresana December 2014.
2. ASTM Standard D6228-10, Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds in Natural Gas and Gaseous Fuels by Gas Chromatography and Flame Photometric Detection, ASTM International, West Conshohoken, PA.