GC2030系列氣相色譜儀是泰特儀器吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)自行設(shè)計(jì)、開發(fā)、研制的新一代色譜儀，以專用儀器為主。可根據(jù)用戶的要求，添加不同的檢測(cè)器，以滿足不同的要求。本儀器采用微型計(jì)算機(jī)控制，結(jié)構(gòu)緊湊?？蛇M(jìn)行在線和離線分析，方便用戶的使用。我們研制的新一代儀器具有以下功能：靈敏度高，穩(wěn)定性好，分析周期短，全新的機(jī)械工藝和電氣控制，操作簡(jiǎn)便。以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術(shù)人員主要介紹乙醇脫水產(chǎn)物的氣相色譜分析。

石油作為一種不可再生資源，其下游產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展一直受到人們的格外關(guān)注。生物能源和生物材料的提出，立即引起了眾多研究者的高度重視，特別是以生物乙醇為原料，制備生物乙烯和生物丙烯等碳?xì)浠衔锏难芯孔顬榍把?，其中生物乙烯的產(chǎn)業(yè)化還受到了國家發(fā)展改革委員會(huì)和科技部的重點(diǎn)扶持。生物乙醇脫水制備生物乙烯的反應(yīng)簡(jiǎn)單，但產(chǎn)物比較復(fù)雜，終產(chǎn)物除了乙烯外還有水、乙醛、乙醚、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和其他碳?xì)浠衔锏?。因此要建立一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確和可靠的分析方法難度較大。目前，國內(nèi)外均采用氣相色譜法分析，但至今仍未見評(píng)價(jià)方法的詳細(xì)報(bào)道。針對(duì)該反應(yīng)體系，作者發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物液樣中存在大量的水、少量未反應(yīng)完全的乙醇、乙醚和乙醛；產(chǎn)物氣樣中除烴類物質(zhì)外還有乙醚和乙醛等含氧化合物，因此，如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的氣液關(guān)聯(lián)將是該體系分析方法建立的關(guān)鍵所在。

1.1、色譜分離條件

FID檢測(cè)器與FFAP(30 m×0.32 mm，0.25 μm)毛細(xì)管柱相連接，其分離條件為：進(jìn)樣口溫度200 ℃，柱箱起始溫度40 ℃，保持3 min，然后以10 ℃/min升至110 ℃，保持2 min，氮?dú)鉃檩d氣，流速1.00 mL/min，分流，分流比為120 ∶1，檢測(cè)器溫度250 ℃。

TCD檢測(cè)器與AT. Pora-Q(30 m×0.53 mm，10 μm)毛細(xì)管柱相連接，其分離條件為：進(jìn)樣口溫度200 ℃，柱箱起始溫度50 ℃，保持2 min，然后以10 ℃/min升至110 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，最后以 10 ℃/min 升至180 ℃，保持2 min，氫氣為載氣，流速 5.0 mL/min，檢測(cè)器溫度250 ℃。

1.2、分子篩樣品預(yù)處理和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

將HZSM-5分子篩粉末壓片后，敲碎和過篩成20～30目，然后在550 ℃溫度下焙燒4 h，用作反應(yīng)催化劑。

準(zhǔn)確稱取適量無水乙醇，并用去離子水配制各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)混合液，分別是1.00%、3.00%、5.00%、7.00%、9.00%、11.00%，然后以5 ∶1(V/V)比例與正丙醇混合，用作制備標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3、催化劑活性評(píng)價(jià)

用恒流泵將乙醇水溶液打進(jìn)直徑為3 mm的不銹鋼管內(nèi)進(jìn)行汽化，乙醇?xì)怏w在連續(xù)流動(dòng)固定床不銹鋼反應(yīng)器(直徑為12 mm)內(nèi)進(jìn)行催化劑性能測(cè)試，催化劑裝填量為6.00 g。產(chǎn)物將采用氣相色譜檢測(cè)，并根據(jù)以下分析方法計(jì)算乙醇的轉(zhuǎn)化率和乙烯的選擇性。

1.4、分析方法的建立

根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，在低溫反應(yīng)條件下，乙醇在固體酸表面上只會(huì)發(fā)生脫水及脫氫反應(yīng)，并形成相應(yīng)的產(chǎn)物，如乙烯、乙醚及乙醛等。但文獻(xiàn)報(bào)道，產(chǎn)物中還有其他碳?xì)浠衔锏男纬?，這是由于乙醇在脫水反應(yīng)過程中所形成的乙烯在催化劑表面發(fā)生二次副反應(yīng)，從而導(dǎo)致更多產(chǎn)物的形成。為了方便分析方法的建立，本研究將產(chǎn)物分為2大類，一類為含氧化合物(乙醚或者乙醛)，記為(O)p；另一類為碳?xì)浠衔?，記為CH。

1.5、催化劑性能評(píng)價(jià)

為了確保反應(yīng)后產(chǎn)物液體的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)在線性范圍內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)濃度超過11.00%，可使用去離子水稀釋液樣數(shù)倍后，再通過評(píng)價(jià)方程式計(jì)算反應(yīng)結(jié)果。

在質(zhì)量空速為2.0 h-1、乙醇質(zhì)量濃度為50%的反應(yīng)條件下，隨著反應(yīng)溫度的升高，乙醇的轉(zhuǎn)化率不斷提高，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到280 ℃時(shí)，乙醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了99.60%。繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，乙烯的選擇性明顯下降，這說明溫度過高，雖然能得到較高的乙醇轉(zhuǎn)化率，但是會(huì)導(dǎo)致更多的乙烯分子在催化劑表面發(fā)生二次副反應(yīng)，產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物，進(jìn)而降低乙烯的選擇性。

利用色譜分離技術(shù)及碳平衡原理構(gòu)建了準(zhǔn)確可靠的乙醇脫水制乙烯的分析方法，并對(duì)HZSM-5分子催化劑的活性進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，在乙醇質(zhì)量濃度為50%，質(zhì)量空速為2.0 h-1，溫度為280 ℃的反應(yīng)條件下，催化劑的活性比較理想，乙醇的轉(zhuǎn)化率和乙烯的選擇性分別達(dá)到99.60%和98.10%。進(jìn)一步升高反應(yīng)溫度，乙烯的選擇性明顯下降。

本文介紹的分析方法具有操作方便、靈敏度高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，適于乙醇脫水制乙烯反應(yīng)產(chǎn)物的分析。