Главная страница  ХромПроцессор

Анализ углеводородного состава бензинов

       Полный анализ углеводородного состава бензинов по методу PIANO (согласно ASTM D 5134) - одна из наиболее сложных задач, решаемых средствами хроматографии. Ее сложность обусловлена продолжительностью анализа (90..150 мин), большим количеством компонентов (100..200), а также высокими требованиями к надежности их идентификации в условиях известной нестабильности факторов удерживания.
    При создании программы, реализующей метод PIANO, в качестве прототипа была взята классическая программа фирмы Neolab. Испытания показали преимущество новой программы системы Хромпроцессор над аналогичными программами других разработчиков по надежности распознавания веществ, степени автоматизации процедур, удобству пользования. В случае рутинного анализа однотипных бензинов программа безошибочно распознает более 95% компонентов при значительных колебаниях режимов аналитического тракта (температуры колонки, давления газа-носителя). При переходе к новому классу бензинов уточнения по результатам опознавания требуют 15..20 % компонентов.
    Ниже даются иллюстрации, полученные на реальном материале средствами системы Хромпроцессор с новой программой версии 6.01 для работы под MSWindows95,98.
    Распознавание компонентов бензина осуществляется при обработке хроматограммы в два этапа. Сначала опознаются 10..15 веществ, характерных для бензинов разных классов, пики этих веществ в дальнейшем служат реперами по оси времени.

Рис. 1

Рис. 2

    На рис. 1 показан фрагмент хроматограммы бензина после выделения пиков, опознавания и нанесения реперов. Список реперов ( рис. 2 ) устанавливается заранее, но может редактироваться.
   На втором этапе обработки идентифицируются остальные компоненты бензина. Выводится таблица пиков с весовым и объемным содержанием компонентов. Ниже приводится начало и окончание таблицы пиков, соответствующей хроматограмме типичного бензина прямой гонки.

Пики хроматограммы H6A.HRM
---------------------------------------------------------------------------------------
 N    t,min     h,mV     S,mV.s    C, %wt    C, %vol   Вещество
---------------------------------------------------------------------------------------
  1    7.32     9.274    17.462     0.472     0.674    Пропан
  2    7.75    18.296    30.541     0.810     1.039    i-Бутан
  3    8.12    62.218   108.814     2.886     3.563    n-Бутан
  4    8.30     0.587     1.264     0.033     0.040    2-2-Диметилпропан
  5    9.47    66.004   139.155     3.708     4.278    i-Пентан
  6   10.20    71.530   173.326     4.690     5.353    n-Пентан
  7   11.58     4.253    11.320     0.292     0.322    2,2-Диметилбутан
  8   13.03    12.932    39.625     1.064     1.020    Циклопентан
  9   13.13     5.875    18.330     0.458     0.495    2,3-Диметилбутан/MTBE
 10   13.35    35.524   105.681     2.740     2.999    2-Метилпентан
 11   14.18    27.490    77.243     2.033     2.187    3-Метилпентан
 12   15.32    56.715   198.002     5.118     5.548    n-Гексан
 13   17.20     2.050     7.687     0.197     0.208    2,2-Диметилпентан
 14   17.40    40.159   150.418     3.962     3.783    Метилциклопентан
 15   17.72     2.928    11.067     0.280     0.298    2,4-Диметилпентан

135   93.98     0.296     1.955     0.045     0.038    s-C5Бз/1,3-ДМ-4-ЭтБз
136   94.70     0.381     2.375     0.054     0.044    1,2-Диметил-4-этилбензол
137   97.75     1.440     7.272     0.181     0.174    n-Ундекан
138  107.27     0.296     1.378     0.034     0.032    n-Додекан

    Распознавание веществ на втором этапе производится с использованием абсолютного стандарта (таблицы ASTM).
    На рис. 3 показан тот же фрагмент хроматограммы, что и на рис. 1, после второго этапа идентификации веществ.

Рис. 3

   Результаты идентификации веществ могут уточняться и корректироваться как автоматически, так и вручную (см. рис. 4).

Рис. 4

    Далее получается протокол по групповому составу бензина и расчетные значения октанового числа, затем график выкипания (разгонки) - см. рис 5 и 6.

Рис. 5

Рис. 6

    Программа снабжена средствами для сравнения бензинов. Всякая таблица группового состава может быть сохранена в архиве образцов. Групповой сотав бензина по результатам текущего анализа представляется графической матрицей, где величине содержания каждой группы веществ соответствует плотность закраски ячейки. Сравнение производится вычитанием элементов текущей матрицы из элементов матриц образцов. Та из образцовых матриц, которая в результате становится самой темной, показывает, к какому из образцов ближе всего анализируемый бензин. Программа самостоятельно находит и указывает ближайший из образцов (см. рис. 7).

Рис. 7

    Кроме того гибкость программы обеспечивается возможнотью внесения изменений в таблицу ASTM (рис. 8).

Рис. 8

    Программа содержит систему визуальных "сигналов" о расхождении текущих результатов распознавания с данными стандарта, шаблона реперов, который получается по данным предыдущей обработки, а также образцовых таблиц отчета. Имеются также возможности редактирования результатов распознавания. При удовлетворительной стабильности положения реперных пиков на однотипных хроматограммах редактирования не требуется.  Однако система "сигналов" помогает оператору тратить минимум времени на поиск ошибок в разметке пиков, результатах распознавания и последующих вычислений.
    Принятая система пометки шаблонов и стандартов для идентификации методик (условий анализа) позволяет работать с неограниченным числом видов смеси (сортов бензина) по различным методикам.
    Программа версии 6.01 для анализа бензинов имеет дополнительные возможности:
    - наименования компонентов могут получаться как по оригинальной таблице ASTM (по-англиийски), так и по-русски,
    - при обработке на изображения хроматограмм накладывается график заданной температуры колонки, используя измерительную линейку, можно получать значения температуры на любой момент времени анализа.
    Комплект для анализа бензинов при поставке включает в себя фоновое интерфейсное устройство, программу, описанную выше, а также хроматографическую программу общего назначения.
    Буду признателен за все замечания и предложения.
    Выражаю благодарность Л. М. Грейдину и сотрудникам ВНИИ НП за методическую помощь, деятельное участие в наработке экспериментальных данных и испытании системы.

02.04..11.05.2002 г.         

Главная страница  ХромПроцессор