石油化学的最新突破
2022年3月8日
作者:Anupam Giri代表PEFTEC
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几年来,PEFTEC一直是欧洲石化分析领域最受欢迎的会议之一,有来自95个国家的定期与会者。会议的特点是来自专业人士、学者、工业专家和供应商的各种演讲,所有这些都集中在石化产品的分析和测试上。
在今年的PEFTEC上,展示了大量最新进展、新应用和技术。这次会议是一个了解石油经济学最新趋势并从最新知识中受益的独特机会。
综合气相色谱法
来自澳大利亚莫纳什大学的Philip Marriott教授讨论了综合气相色谱领域的发展,从硬件和软件的发展开始,这使得石油化学界能够实现复杂样品的可重复性和定量评估。Marriott教授阐述了工业如何开始从这些发展中获益,但还有许多尚未开发。例如,用于详细化学分析的前沿分离技术和先进解决方案,无论是多维过程分析仪,超临界流体分离,还是高分辨率毛细管GC×GC-MS。这种技术的进步被有效地应用于原油样品,但下游产品的复杂性意味着它们目前仍然不透明。显然,这是开发创新和强大分离解决方案的沃土。
Aleksandra Lelevic博士代表IFP France演示了真空紫外光谱法与综合气相色谱法的结合如何改善汽油的定量分析——这是评估与标准相关的性能的基本程序。通常,为了量化在综合气相色谱中共洗脱的家族,分析人员在分析之前对气相油进行分馏,但在该过程中添加VUV光谱使用户能够区分大多数碳氢化合物家族,从而无需进行预分馏。
质谱分析
Lukas Friederici博士介绍了一种用于混合塑料废物的先进表征工具:将热分析与不同的质谱方法结合起来。弗里德里奇认为,这些方法可以用来探索低密度聚乙烯的热解焦作为原料的价值,这些原料可用于回收塑料,生产电池、催化剂、水净化或生产其他化学品。除了避免焚烧的危险,热解也是最有前途的回收固体塑料垃圾的方法之一,因为它除了产生液体和气体产物外,还会产生一定数量的固体残留物。
另一个关于质谱的有趣报告来自诺曼底大学的Charlotte Mase,她探索了不同的离子源,结合傅里叶变换离子回旋共振质谱分析不同的塑料热解油。这些由塑料废料生产的油是单体、燃料和化学品的来源,从而规避了化石资源的问题,减轻了废物处理的问题。为了改进基本的转化和定值过程,Mase女士概述的组合所提供的先进分子描述是必不可少的。此外,切换电离源可以确保广泛的分子描述,并使用户能够准确地评估不同催化化学处理的效率。
光谱学:热与元素
来自法国的Marion博士Lacoue-Nègre讨论了使用化学计量工具来预测加氢裂化废水中基础油粘度的软件的开发。因此,该软件可以获得高通量测试实验的性能,并满足分析效率的要求。显然,这是对传统工作流程的改进,传统工作流程耗时长,与仅生产几毫升的高通量测试实验完全不兼容。Lacoue-Nègre博士提出的结果表明,用这种方法预测催化体系的排名是可能的。
来自阿拉伯联合酋长国的Girish galali博士介绍了热流变分析作为表征或区分共混物中线性低密度聚乙烯的工具。线性低密度聚乙烯是软包装应用最广泛的材料。热塑性塑料的微观结构和性能主要受单体类型、单体含量和分布、分子量和分子量分布等参数的影响。在一项研究中,Galgali博士使用热流变学工具评估了几种具有类似宏观参数的线性低密度聚乙烯,如密度和熔体流动速率。从流变性测量,证明高达30 wt.%,线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯混溶。Galgali博士的研究还表明,将自己限制在线性低密度聚乙烯基体中相对较高的共聚单体含量并不一定足以在较低的温度下实现密封。
回收塑料及相关分析
陶氏化学公司的梅丽莎·邓克尔博士表示,这家美国跨国公司对某些热解油感兴趣,这些油由废塑料制成,通过将其转化为循环原料。然而,由于化石石脑油中含有大量杂质,这些替代饲料作为化石石脑油的直接替代品具有挑战性。Dunkle博士指出,为了促进这些热解油作为循环原料的应用,需要对这些油的成分有更深入的了解。
来自英国的SepSolve Analytics的劳拉·麦格雷戈(Laura McGregor)博士展示了近年来,由于全球推动转向循环经济,塑料分析获得了越来越多的关注。制造商被敦促生产或使用更多的消费后再生塑料,但正如麦格雷戈博士解释的那样,这些塑料需要更严格的质量控制措施,以确保它们不会释放出可能被认为是有害的挥发性物质,如恶臭。然而,现有的塑料气味检测方法存在一些问题,如人体感觉面板、鼻嗅检测或GC-MS。然而,麦格雷戈博士认为TD-GC×GC-TOF MS能够从回收塑料中提取复杂气味特征,能够快速简单地识别导致质量控制故障的化合物。一旦知道了关键的气味,就可以很容易地将方法转化为生产现场质量控制实验室的常规筛选程序。
仪器和方法的发展
来自安捷伦科技的Coen Duvekot讨论了最近在实验室外和工艺应用中的微气相色谱的发展,以及嵌入在硬件中的新用户界面。该界面可通过笔记本电脑或平板电脑访问,易于使用,并允许快速,强大的方法开发。它还允许全面校准,集成,报告,设置报警和导出结果和数据。有了这一整套参数,微气相色谱仪可兼作过程-气相色谱仪,并使单元移动到样品。
来自能源巨头道达尔法国总部的Jasmine Hertzog博士,研究了一项新的研究,该研究表明,从木质纤维素生物质热解中获得的生物油可能是石油基燃料的合适替代品。在分子水平上,这些材料是由数千个物种组成的高度复杂的混合物,涵盖了大范围的质量和极性。它们含有大量的含氧化合物和水——这是造成腐蚀性和储存问题的原因——以及低能量密度。因此,它们不能直接用作生物燃料,而必须经过升级过程才能获得一种物理化学性质接近传统燃料的材料。为了改进这些过程,Hertzog女士强调,生物油的深层分子表征值得尝试,包括超临界流体色谱和离子迁移质谱或直接输注的超高分辨率质谱。
过程分析技术
斯特拉斯克莱德大学的David Littlejohn教授回顾了分析技术的发展,其中许多技术在过程和控制方面具有优势。石化和石油行业非常习惯于将分析仪集成到加工和制造工厂,以控制操作——工业上使用实时或近实时测量来进行过程优化和控制,这比其他行业的类似发展要早。此外,利特尔约翰教授从过程分析和控制技术中心的项目中举例,概述了通过“软传感器”进行过程建模的好处。
来自法国的Étienne ap2e的史密斯概述了氢燃料电池标准的更新。研究表明,即使是非常低浓度的气体杂质也会对燃料电池组件造成不可忽视的损害。因此,ISO 14687的出版,其中多个分子已被确定为危险和高度限制性的浓度阈值。该标准确立了一些原则;特别是当内燃机能够耐受低品质氢气时,注入高品质氢气以防止催化剂中毒是非常重要的。史密斯先生讨论了新标准所隐含的限制,并介绍了一种测量氢中杂质的分析解决方案。
“塑料回收与石油化学挑战”小组讨论
小组讨论由德国罗斯托克大学的Christopher Ruger博士主持。小组成员包括SABIC的Maria Soliman博士,BASF的Lars Meyer, DOW的Matthijs Ruitenbeek, Fraunhofer的Volodymyr Palchyp博士和TotalEnergies的Jules Magain。它为该领域的不同参与者提供了机会,分享他们在循环经济和碳中和方面的当前活动、短期/长期目标和雄心。所有行业代表一致表示,各自组织制定的碳中和时间表是高度可实现的。作为塑料的生产商,工业也感到有责任真诚地在这方面工作。有一个关于塑料垃圾是否适合作为原料的讨论。专家组确认,可变性、不一致性和杂质/污染是导致使用塑料废物作为聚合物生产原料困难的关键方面。甚至,同样的设施涉及塑料垃圾的收集、分类和热解/精炼,由于垃圾价值链的不确定和不可预测,导致成分的巨大波动,难以设计出一致的塑料垃圾回收工业流程。
从分析的角度来看,它带来了一个最具挑战性的方面-处理样品的不均匀性。具有代表性的采样几乎是不可能的,特别是对于需要几毫克到几微克进行分析的分析工具。专家组认为,开发同质化工具和对过程进行基准测试是解决这一问题的前进方向。一些行业代表指出,我们有长期使用化石饲料的历史,到目前为止,我们的期望和实践与化石饲料相似,特别是在检查规范作为饲料时。
然而,基于MPW的饲料从不同的方向给我们带来了惊喜——不同的成分,以前没有观察到的新类别的化合物,广泛的杂质/污染物等。卤素如Br、Cl和Si正成为人们关注的新目标。有机和无机含量分析已经成为必不可少的,需要通过开发分析协议来解决。在未来的几年里,这些杂质的表征需要大量的分析发展。它将使目前不存在的新饲料规格的开发成为可能。废物收集者、分类设施、转炉、石化行业和研究机构之间的密切合作是使这种方法成功的关键。除此之外,小组还强调了在解决塑料回收时考虑可回收性和多用途/耐用塑料应用的重要性。
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