Fast separation of heat stable salts

Význam tématu

V rafinérských a petrochemických procesech je nezbytné odstraňovat plynné kontaminanty, jako jsou H₂S a CO₂, pomocí aminosolí. Při této takzvané aminosladicí operaci vznikají tepelně stabilní soli (HSS), které se neregenerují zahřátím a jejich akumulace vede k erozi zařízení, provozním problémům a zvýšeným nákladům na údržbu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyvinout rychlou a spolehlivou iontově chromatografickou metodu pro kvantitativní stanovení 14 běžných aniontů (včetně HSS) v aminosolích z rafinérií. Metoda využívá gradientní eluci na kolonce Thermo Scientific Dionex IonPac AS25A a potlačenou vodivostní detekci.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci aniontů byla použita gradientní metoda s hydroxidovými ionty vyráběnými eluentním generátorem EGC III (KOH). Analytickým prvkem je kolona AS25A (2×250 mm) se stejným typem ochranné kolony AG25A (2×50 mm). Detekce byla prováděna potlačenou vodivostní metodou s regenerovaným suppressorem AERS 500 v recyklačním režimu. Hlavní přístrojové vybavení:

• Ion chromatograf Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC (pumpa SP/DP, EG modul, DC detektor, autosampler AS-AP)
• Hydroxidový eluentní generátor EGC III KOH cartridge
• Regenerovaný aniontový trap kolona CR-ATC
• IonPac AS25A analytická a AG25A ochranná kolona

Standardy aniontů (fluorid, chlorid, síran aj.) byly připraveny jako 1000 mg/L zásobní roztoky, pracovní směsi se připravovaly ředěním v deionizované vodě.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla baseline separace 14 aniontů v čase do 30 min při gradientu 20→43→70 mM KOH. Isokratická separace byla delší a hůře rozlišila některé špičky. Analýza devíti rafinérských vzorků prokázala přítomnost aniontů jako acetát, formát, chlorid, dusičnan, síran nebo thiocyanát v závislosti na bodu odběru ve výrobním okruhu. Kalibrace thiosulfátu a thiocyanátu vykázala lineární závislost (r²>0,999) v rozsahu 0,10–10 mg/L a 0,20–20 mg/L, LOD byly ~0,02 mg/L a LOQ ~0,05 mg/L. Obdobně studie prokázala přesnost se zotavením (recovery) 83–104 % a malé RSD retenčních časů (0,02–0,05 %).

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá a citlivá IC metoda umožňuje pravidelný monitoring HSS v aminosystémech, což předchází korozi, neplánovaným odstávkám a snižuje náklady na údržbu. Komplexní stanovení až 14 aniontů v jednom běhu zvyšuje efektivitu kvality QC/QA v rafinériích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda je adaptovatelná na další iontové chromatografy, lze ji kombinovat s hmotnostní spektrometrií pro strukturové potvrzení aniontů nebo integrovat jako on-line monitoring pro nepřetržitou kontrolu kvality provozních toků.

Závěr

Použití kolony Dionex IonPac AS25A a generovaného KOH gradientu poskytlo robustní, reprodukovatelnou metodu pro stanovení 14 tepelně stabilních solí v rafinérských aminosolích. Validace prokázala vysokou přesnost, citlivost a vhodnost metody pro průmyslové nasazení.

Reference

1. Shao J.; Lu G.; Ye M. Removal of Heat Stable Salts – A Solution to Amine Plant Operational Problems. Petroleum & Natural Gas Journal, China, 2002.
2. Hajilary N.; Ehsani Nejad A.; Sheikhaei S.; Foroughipour H. Amine Gas Sweetening System Problems Arising from Amine Replacement and Solutions to Improve System Performance. Journal of Petroleum Science and Technology, 2011, 1(1):24–30.
3. Tang F.; Wang Y.; Luo Q.; Tang M.; Chen G. Determination of Heat Stable Salt Anions in Alkanolamine Desulphurization Solution by Ion Chromatography. Chinese Journal of Chromatography, 2012, 30(4):378–383.
4. Thermo Scientific Technical Note 122: Separation of Heat Stable Amine Salts in MDEA Solutions Using High-Pressure IC. Thermo Fisher Scientific, 2016.
5. Thermo Scientific Application Note 138: Determination of Thiosulfate in Refinery and Other Wastewaters. Thermo Fisher Scientific, 2001.
6. Thermo Scientific Dionex IonPac AS25 Column Product Manual. Thermo Fisher Scientific.