王涛
神华榆林能源化工有限公司 719300
摘要：低碳烯烃是我国的石油化工工业中十分重要的生产原料，其目前在我国主要用于生产聚乙烯以及聚丙烯等聚烯烃树脂材料。低碳烯烃的质量一方面会影响催化剂的消耗量，另一方面又决定着聚烯烃树脂等产品的质量。随着科学技术的不断进步和发展，我国的色谱分析技术也越来越成熟，色谱分析技术在低碳烯烃杂质的分析中有着十分广泛的应用。为了进一步提高其应用水平，下文将在阐释色谱分析技术的基础上对气相色谱分析技术在低碳烯烃杂质中的分离应用进行深入的研究和分析，以期为我国相关企业和单位在应用色谱分析技术分离低碳烯烃中的杂质方面提供一些建议和理论参考。
关键词：色谱分析；催化剂；低碳烯烃；杂质分离；应用
引言
现阶段随着高效催化剂的出现和发展，有一个十分重要的问题不得不引起重视，那就是随着高效催化剂的活性不断提高，其对反应过程中的杂质十分敏感，即使是微量的杂质，也可能引起催化剂的不良反应。就聚丙烯催化剂而言，其活性物质TiCl4仅占全部催化剂质量的很少一部分，很容易受到影响而失去活性。现阶段我国的聚烯烃生产过程中经常会遇到许多原因不明确的非正常生产现象，例如催化剂的活性过低，甚至不发生聚合，树脂材料的质量较差，可能会出现发粘、灰分高以及有异味等。经过调查和研究分析，发现出现这些问题的原因很有可能是因为原料中存在各种微量杂质。这些杂质的影响因素也有很多，生产工艺、气体净化催化剂、聚合工艺、裂解原料、吸附剂的性能以及储藏过程和运输过程等都有可能会影响低碳烯烃中的微量杂质种类以及含量。
近年来，随着各种聚烯烃催化剂以及聚合工艺的迅速发展，对于各种聚合产品的性能要求更高，需求量也逐渐增多。这样一来，在生产过程中对聚合单体中的杂质的种类以及含量的控制要求也更高了。传统的分析方式在面临着新阶段的杂质分析时已经显得比较落后，无法真正满足生产的要求。这就需要不断探索新的分析方式，以期能够快速、准确以及全面的对微量杂质的种类和含量进行检测，从而保证相关企业的正常生产过程，并且进一步降低企业的生产成本。
一、色谱分析技术的简介
色谱分析技术是一种前几年新兴的研究技术，其应用比较广泛，因而名称也有所差距。在化学分析研究中常被称为色谱分析，而在物质分离的过程中常被称为色谱分离。总体而言，色谱分析是一种物理化学分析和分离的重要方法，其在化工化学方面的应用十分广泛。
色谱分析的主要原理是通过不同物质在不同相态的选择性分配，将流动相以及固定相的混合物重新进行结合和分配。这样一来，混合物中的不同物质以不同的速度沿着某个固定的方向运动，并且最终在色谱分析中将不同的物质进行分离。其中有以下几点需要格外注意：首先，流动相以及固定相是色谱分离技术的基础，因此色谱分离必须要存在流动相和固定相；其次，流动相和固定相不是绝对的，固定相相对来说是固定不动的，流动相相对于固定相来说是运动的；最后，被分离出的混合物以及各种成分和固定相以及流动相之间都存在不同的作用力，这种作用力包含但不限于离子的交换力以及物质的吸附力等。
二、气相色谱分析技术在低碳烯烃杂质中的分离应用
气相色谱分析技术是在低碳烯烃杂质的分离中最常用的分析技术，本文将主要对气相色谱分析技术进行分析，研究其在分析低碳烯烃杂质中的具体应用。近年来我国的化学化工技术发生了相当巨大的变化，无论是烯烃的催化剂还是各种聚合技术都得到了十分快速的发展。近几年市场不仅对于聚合物的需求量在逐年加大，对于聚合物的纯度要求也在不断增加，无论是对于聚合物单体中杂质的种类还是含量都有非常严格的要求。
为了进一步满足化学化工生产的需要，气相色谱仪逐渐开始被应用，其应用范围十分广泛，可以根据实际要求配备不同的检测器，例如在分析低碳烯烃中的烃类杂质时可使用GC-FID，在分析低碳烯烃中的砷化氢、磷化氢以及各种含氧化合物时可以使用GC-MS，在分析低碳烯烃中的微量含氯化合物时可以使用GC-ECD，在分析低碳烯烃中的微量含硫化合物时可以使用GC-SCD。SCD即硫化学发光检测器，是一种常用的硫化物检测器，其一般不受样品基质的影响，具有很高的灵敏度，而且作用范围呈线性。采用GC-SCD能够有效的建立低碳烯烃中的硫化物的分析方法。PDHID即脉冲放电氦离子化检测器，一种灵敏度极高的通用型检测器，其电离源主要来自于氦中比较稳定的低功率脉冲放电，从而使得被测的组分电离并且产生特定信号，这是一种不具破坏性的浓度检测器，能够对很多物质做出高灵敏度的反应，因此十分适用于低碳烯烃中微量杂质的分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆ICP-MS作为一种色谱的检测器，具有十分优异的选择性以及灵敏度，并且能够呈现出非常宽的动态线性范围，能够对大多数的元素进行分析。
应用气相色谱仪进行低碳烯烃杂质的分析一方面能够准确、快速并且全面的检测出单体聚合物的杂质种类，另一方面还可以分析出各种杂质的含量，为相关化学化工企业的运行提供了保障，并且对产品的质量进行了有效的控制。下面将通过具体的试验来对色谱分析在低碳烯烃杂志分析中的应用进行深入的探究。
（一）主要设备的选择
本次试验中主要选用配备FID检测器的气相色谱仪，岛津或安捷伦等工作站，以及Al2O3各改性毛细管柱。
（二）试验样品和试剂的选择
试验样品选择氮气、氢气以及氦气，其中氢气以及氮气的纯度高于99.99%，氦气的纯度高于99.999%。氢气为燃气，助燃气为空气。空气选择空分气体，并且配备相应的缓冲罐稳压装置。除此之外，还用到纯净并且干燥的分子筛。
（三）色谱条件选择
不同的烯烃聚合物中存在不同种类的杂质，而且每种烯烃聚合物中通常存在多种微量杂质。就丙烯聚合物而言，其中含有许多种类的微量杂质，成分十分复杂，并且每种组分的沸点差异比较大。丙烯聚合物中大多数杂质组分的极性比较弱甚至是没有极性，因此在本次试验过程中选择同样是非极性的氧化铝PLOT毛细柱，之后利用程序升温对杂质进行分离，色谱柱内径为0.53毫米。
（四）载气及气体流速的确定
在本次试验过程中，分别将氦气以及氮气作为载气，以其为基础对标准气体的分离性能进行测定。最终实验结果显示，无论是用氦气还是氮气都能够得到比较可观的分析效果。经过对两种气体的经济性等方面进行综合考虑，最终确定氮气比较适合作为载气。
以氮气作为载气，在确定最佳流速的时候，一般可以利用高勒方程H=A+B/a+C*a进行作图处理，在从图表中获取最佳线速度也就是a的数值。然而在实际试验过程中，整个试验系统并非完全符合理想条件，因此在外界许多因素的干扰下，实际计算得到的最佳线速度a有可能会与理想值存在一定的差异，这是无法避免的。因此，气体流速的选择可以稍微高于理想值，这对整个试验结果的准确性有很大的意义。
（五）进样方式的对比
在实际试验的过程中，一般选择不同的流进料，然后选择不同的进料量，分别为0.3毫升、0.4毫升、0.5毫升以及0.6毫升，在整个过程中仅出现了一个高峰，可能是由于峰峰重叠造成的。由此可见，此时的进料量比较大，如果采用减少进料量额方式很有可能给试验结果的准确性和可靠性带来一定程度的影响。为了进一步解决进料量过大引起的峰峰重叠问题，可以采用分流进样的方式进行。
（六）色谱柱温度的选择
根据以往的试验经验可以得到以下结论，色谱柱的分离效果与温度有很大关系，一般来说，温度越低，色谱柱的分离效果越好。这样一来，虽然色谱柱的选择性比较好，但是却在很大程度上延缓了分析过程，增加了分析过程所消耗的时间。为了进一步争取在最短的时间内得到满意的分析结果，综合考虑丙烯杂质的沸点差异较大以及毛细柱比较长等因素，大多采用程序升温的方式进行试验过程。
（七）结果分析与探讨
在试验操作完成之后，对氧化铝/氯化钾PLOT毛细柱的稳定性进行综合分析与研究，之后将标样气体按照之前选定的色谱、载气、气体流速、进样方式以及色谱柱温度等条件进行严格分析。每隔一段时间对五个不同组分的保留时间以及半峰宽度进行准确考察和记录，整个记录周期为三个月。在这段时间的数据记录过程中，对波动比较大的数据进行深入的研究和分析。最终从记录的数据结果中可以发现，一开始各组分的保留时间以及半峰宽度比较稳定，几乎不发生比较明显的变化，之后随着时间的延长则逐渐开始出现一些比较小的波动。然后以标样气体作为样品，在同上述条件相同的情况下，不断重复测量十次，然后将结果分别进行记录。经过对试验结果的研究和分析，得出了以下三方面的结论。首先，毛细柱法在分析丙烯杂质的过程中相比于以往的方法更加快速高效，而且稳定性更高；其次，氧化铝/氯化钾PLOT毛细柱的稳定性比较高，而且该方法的重复性也比较强；最后，在载体的选择过程中，通过对氮气和氦气进行长期的综合考察，发现其二者效果比较相似，在实验过程中将氮气作为载体能够在很大程度上降低分析的成本。
对最终的试验结果进行仔细分析可以发现，气相色谱分析技术在低碳烯烃杂质的分析过程中十分重要，不但能够准确地确定杂质的种类，还能够准确地确定杂质的含量，并且将其进行分离，因此气相色谱分析技术是低碳烯烃杂质分析过程中最重要并且有效的方法。
三、结语
本文对色谱分析技术进行了一定程度的阐释，然后通过试验的的方式对气相色谱分析技术在低碳烯烃杂质中的分离应用进行了深入的研究和分析。随着科学技术的不断进步，对色谱分析技术也提出了更高的要求。与其他发展比较成熟的技术相比较，我国目前的色谱分析技术还存在许多问题，因此仍然存在巨大的发展空间。为了进一步完善色谱分析技术，保证其健康稳定的发展，相关企业和人员应从实践中入手，努力发现其在分析低碳烯烃杂质中存在的问题，从而不断创新，以期使其不断完善。
参考文献
[1]张颖,陈松,宋阳,等.色谱技术在低碳烯烃微量杂质分析中的应用[C]//全国石油化工色谱学术会议.2012.
[2]张颖,吉媛媛.气相色谱-质谱分析催化裂解制乙烯中的液相产物[C]//首届中国中西部地区色谱学术交流会.2006.
[3]严登超,哈尼卜,翁惠新,等.不同催化剂上甲醇制低碳烯烃反应研究[J].天然气化工(C1化学与化工),2007,32(1):6-9.
[4]赵素琴,汪荣慧,孙金风,等.用脉冲微反技术评价甲醇转化为低碳烯烃催化剂[J].辽宁化工,1982(6):4-8.
论文作者:王涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
标签：色谱论文; 烯烃论文; 杂质论文; 低碳论文; 技术论文; 催化剂论文; 检测器论文; 《防护工程》2018年第24期论文;