Detailed Hydrocarbon Analysis by Nexis GC-2030 Using ASTM D6730

Význam tématu

Komplexní složení benzinu je klíčové pro řízení rafinérských procesů, zajištění kvality paliva a dodržování regulačních norem. Detailní hydrokarbonová analýza (DHA/PONA) identifikuje a kvantifikuje stovky složek v palivových směsích včetně benzenu, aromátů, n-alkanů, olefinů a kyslíkatých přísad (etanol, MTBE, ETBE). Metody podle ASTM D6730 dovolují sledovat komponenty do bodu varu cca 225 °C a jsou často používány v provozních i kontrolních laboratořích petrochemie a palivového průmyslu.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentovaného aplikačního článku bylo ukázat proveditelnost a přesnost provedení detailní hydrokarbonové analýzy benzinu podle ASTM D6730 na plynovém chromatografu Nexis GC-2030. Práce demonstruje kombinaci vhodné kolonnové konfigurace, detekce a specializovaného softwaru (PONAsolution Ver.6) pro zjednodušení identifikace více než 100 složek a automatizované generování výsledkových reportů.

Použitá metodika

• Norma: ASTM D6730 – analýza uhlovodíků a kyslíkatých přísad v benzinu až do 225 °C.
• Separace: sekvence předkolony se slabší polaritou (SH PONA Tuning Column, zkrácená) spojená s dlouhou nepolární hlavní kolonkou (SH-1 PONA, 100 m) umožnila rozdělení složek s těsnými retenčními časy.
• Detekce a kvantifikace: FID s metodou opraveného procentního obsahu (Corrected Percentage Peak Area Method) pro PIONA skupiny i jednotlivé komponenty.
• Kalibrace/normalizace: využití retenčních indexů a knihovny PONAsolution pro ASTM D6730; systémová úprava retenčních časů pomocí identifikace n-alkanů a dvoubodové korekce retenčních časů (two-point identification).
• Systémová kritéria: nastavení tlaku vstupu tak, aby retenční čas methanu při 35 °C byl 7.00 ± 0.02 min pro splnění podmínek metody.
• Program pece a provozní parametry: programované zvyšování teploty (přechod 5 °C → konec 200 °C) a standardní provozní podmínky FID (detektor 250 °C, makeup N2, spalovací plyny H2 a vzduch).

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf: Nexis GC-2030 s automatickým vzorkovačem AOC-30i.
• Vstřikovací port: SPL s taperovanou SS vložkou (fixed wool).
• Kolonové uspořádání: SH PONA Tuning Column (5.0 m × 0.25 mm × 1.0 µm, rozřezaná na ~3.2 m) jako pre-column + SH-1 PONA (100 m × 0.25 mm × 0.5 µm) jako hlavní kolona.
• Detektor: FID-2030.
• Plynový režim/CRG: CRG-2030 (CO2) řízení a LabSolutions + PONAsolution Ver.6 pro zpracování dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Separace: kombinace předkolony s odlišnou polaritou a dlouhé nepolární hlavní kolony umožnila rozlišení kritických párů, které by jinak koelutovaly na jedné koloně (příklad: tert-butanol vs 2-methylbutene-2; 1-methylcyclopentene vs benzene).
• Kvantitativní přesnost: analýza certifikované směsi ukázala shodu naměřených hodnot s certifikovanými koncentracemi v rozmezí do ~0.5 % absolutní odchylky pro vyhodnocené složky (benzene, toluene, xyleny, methanol, ethanol, MTBE, ETBE apod.), což indikuje vysokou přesnost metody při použití FID a korekčních postupů.
• Zpracování dat: PONAsolution Ver.6 poskytuje retenční indexové knihovny kompatibilní s normou ASTM D6730 a funkce automatické identifikace n-alkanů a dvoubodové korekce retenčních časů výrazně zkracují manuální práci při přiřazování stovek píků. AART (automated alkane recognition and transfer) automatizuje identifikaci alkanů a tím postupně automaticky upravuje identifikace ostatních komponent.
• Srovnání s VUV metodami: metody D8071/D8369 využívají detektor VUV, který kromě retenčních indexů poskytuje spektrální info a umožňuje dekonvoluci koelutcí přes spektrální shodu. FID v D6730 spoléhá na retenční indexy a chromatografickou separaci; volba detektoru závisí na požadavku na identifikaci koelutujících složek versus dostupnost VUV zařízení.

Přínosy a praktické využití metody

• Praktické nasazení v QC a provozu: metoda je vhodná pro rutinní i výzkumné analýzy benzinu při kontrole složení, blendování a sledování nežádoucích komponent (např. benzenu).
• Automatizace: PONAsolution zrychluje identifikaci a reporting, snižuje potřebu časově náročné ruční práce a minimalizuje chybovost při přiřazování píků v komplexních chromatogramech.
• Flexibilita: kombinace předkolony a dlouhé hlavní kolony umožňuje adaptaci na různé typy vzorků a separační výzvy bez nutnosti přechodu na výrazně odlišné techniky detekce.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace spektrálních detektorů (VUV) nebo HR-MS pro zlepšenou identifikaci koelutujících složek; hybridní přístupy spojí výhody chromatografické separace a spektrální dekonvoluce.
• Rozvoj knihoven a strojového učení: rozšiřování retenčních indexů a aplikace AI pro automatické přiřazování a odhad neznámých sloučenin.
• Dále vyšší využití GC×GC pro zvýšení separační kapacity u extrémně komplexních směsí a zlepšení kvantifikace stopových složek.
• Automatizované systémy kvality a sledovatelnost výsledků (digitální pracovní postupy, validace metod, online monitoring v provozech).

Závěr

Analýza benzinu podle ASTM D6730 na systému Nexis GC-2030 s konfigurací SH PONA Tuning Column + SH-1 PONA a detekcí FID prokázala spolehlivou separaci a kvantitativní přesnost pro více než 100 cílových složek. Použití PONAsolution Ver.6 významně zjednodušuje identifikaci a reporting, což zvyšuje efektivitu laboratoří provádějících DHA/PONA analýzy. Pro náročné případy koelutování může být výhodné doplnit chromatografickou separaci o spektrální detekci (VUV) nebo hmotnostní detektor.

Reference

• Shimadzu Corporation, Application News: Detailed Hydrocarbon Analysis by Nexis GC-2030 Using ASTM D6730, Application No. 01-00863-EN, First Edition Apr. 2026.
• Shimadzu Corporation, Application News: Detailed Hydrocarbon Analysis by GC-VUV Using ASTM D8369, Application No. 01-00966-EN.