Analyseur par chromatographie en phase gazeuse de biodiesel (GC-FID)
Analyseur par chromatographie en phase gazeuse pour biodiesel (GC-FID) – ToronGC™ 6751
Chromatographie en phase gazeuse du biodiesel selon la norme ASTM D6584 : glycérine libre et totale, monoglycérides, diglycérides et triglycérides dans le B100
Le chromatographe en phase gazeuse (CPG) conforme à la norme ASTM D6584 mesure la glycérine libre, la glycérine totale, les monoglycérides, les diglycérides et les triglycérides présents dans le biodiesel d'esters méthyliques d'acides gras (EMAG) issu d'huiles végétales ou de graisses animales. Ces analytes sont réglementés par les normes ASTM D6751 et EN 14214, qui définissent les concentrations maximales admissibles de glycérides qu'un lot de B100 doit respecter pour être considéré comme composant de mélange ou carburant pur. Le ToronGC™ 6751 offre aux laboratoires de production et aux organismes de contrôle tiers un système analytique conforme pour le contrôle de cette qualité.
L'analyseur associe un détecteur à ionisation de flamme (FID) à un système d'injection directe sur colonne à froid. Contrairement aux systèmes d'injection split/splitless, ce système dépose l'échantillon directement sur la colonne analytique à une température inférieure au point d'ébullition du solvant. Ceci empêche l'évaporation sélective des glycérides les plus lourds avant le début de la séparation, garantissant ainsi un transfert complet de l'analyte sur toute la gamme de masses, sans perte significative ni dégradation thermique des fractions de triglycérides labiles.
La séparation s'effectue sur une colonne analytique non polaire pour biodiesel (10 m × 0.32 mm DI, épaisseur de film de 0.1 μm) reliée à une précolonne de garde de 1 m × 0.53 mm DI par un raccord en T métallique étanche, purgé à haute température. La colonne est conçue pour supporter les cycles de température importants requis par cette méthode et garantit des temps de rétention reproductibles tout au long de sa durée de vie.
Analyseur par chromatographie en phase gazeuse de biodiesel (GC-FID) – Applications du ToronGC™ 6751
- Contrôle qualité de la production de biodiesel : vérifie que le B100 fini respecte les limites de glycérine libre, de glycérine totale et de glycérides fixées dans les normes ASTM D6751 et EN 14214 avant qu'un lot ne soit autorisé à la vente ou au mélange.
- Laboratoires d'analyse de carburants tiers : Équipe les laboratoires de certification indépendants d'un système GC-FID configuré pour les déterminations de glycérine et de glycérides selon la norme ASTM D6584 sur des échantillons soumis par le producteur.
- Surveillance du processus de transestérification : contrôle les niveaux de monoglycérides, de diglycérides et de triglycérides aux étapes critiques du réacteur afin de confirmer que la conversion a atteint le rendement requis avant de passer au lot suivant.
- Conformité réglementaire en matière de carburants renouvelables : Soutient les fournisseurs qui certifient le B100 selon la norme américaine sur les carburants renouvelables (RFS2) ou les programmes californiens LCFS qui font référence à la norme ASTM D6751 comme spécification de qualité régissant le secteur.
- Recherche et développement de matières premières : Quantifie les fractions de glycérol et de glycéride dans des lots expérimentaux d'esters méthyliques d'acides gras (EMAG) provenant de nouvelles matières premières, contribuant ainsi à la qualification des matières premières et à l'optimisation des paramètres de réaction.
- Opérations de terminal de carburant et de mélange : Permet aux laboratoires du terminal de vérifier la qualité de la matière première B100 à réception avant de l'incorporer dans le pool de diesel B5, B10 ou B20.
Normes
- ASTM D6584 — Méthode d'essai standard pour la détermination des monoglycérides totaux, des diglycérides totaux, des triglycérides totaux et de la glycérine libre et totale dans le biodiesel d'ester méthylique d'acide gras B100 par chromatographie en phase gazeuse ; la méthode que cet analyseur est configuré et validé pour exécuter.
- ASTM D6751 — Spécification standard pour le mélange de biodiesel B100 destiné aux carburants distillés moyens ; définit les concentrations maximales admissibles de glycérine et de glycérides que le B100 fini doit satisfaire pour une utilisation commerciale en tant que carburant.
- EN 14214 — Spécification européenne pour les esters méthyliques d'acides gras (EMAG) destinés aux moteurs diesel et aux applications de chauffage ; fixe les limites de concentration de glycérides pour les marchés exigeant une certification européenne, équivalentes dans leur portée aux limites établies par la norme ASTM D6751.
Analyseur par chromatographie en phase gazeuse pour biodiesel (GC-FID) – ToronGC™ 6751 : Principales caractéristiques
- Véritable injection à froid sur colonne : dépose l'échantillon en dessous du point d'ébullition du solvant directement sur la colonne analytique, assurant un transfert non biaisé de toute la gamme de masses de glycérides et empêchant la dégradation des composants labiles des triglycérides à l'entrée.
- Écran tactile LCD de 10.2 pouces avec surveillance en temps réel : affiche simultanément la température du four, l’état du détecteur et la pression du gaz vecteur, permettant ainsi à l’opérateur de vérifier les conditions de fonctionnement sans avoir à naviguer dans des menus séparés pendant une séquence.
- Programmation de température en cinq étapes : permet la large montée en température du four nécessaire pour éluer la fraction de glycérol volatile et la fraction de triglycérides à point d’ébullition élevé en une seule opération continue.
- Contrôle électronique de la pression (EPC) sur le FID et l'entrée capillaire : maintient le débit et la pression d'entrée constants entre les injections sans réglage manuel, assurant ainsi la reproductibilité du temps de rétention sur un lot d'échantillons complet.
- Protection contre la surchauffe avec limite d'arrêt configurable : coupe automatiquement l'alimentation du four si une zone quelconque dépasse le seuil défini par l'utilisateur, protégeant ainsi la colonne d'analyse du biodiesel contre les dommages thermiques irréversibles lors d'une montée en température rapide.
- Protection contre les pertes de pression du gaz vecteur : coupe le chauffage du four en cas de chute de pression à l’entrée, empêchant ainsi l’oxydation de la colonne en cas de défaillance d’une bouteille ou d’un régulateur.
- Contrôle intelligent de la température de la porte arrière : ajuste dynamiquement l’angle de la porte du four pour maintenir le point de consigne programmé malgré les variations de température ambiante, en maintenant une précision de ±0.1 °C tout au long du fonctionnement.
- Prise en charge de jusqu'à quatre configurations de détecteurs : permet à l'instrument de fonctionner simultanément avec les détecteurs FID et TCD ou d'être reconfiguré pour d'autres applications GC de pétrole et de carburant au-delà du biodiesel.
- Échantillonneur automatique à 19 positions : traite les échantillons de biodiesel dérivés sans surveillance pendant la nuit, réduisant ainsi le temps de manipulation par échantillon dans les laboratoires de contrôle qualité à haut débit.
- Autodiagnostic avec affichage des codes d'erreur : identifie les défauts de la colonne, du détecteur et du gaz vecteur par un code affiché à l'écran, permettant à l'opérateur de localiser et de résoudre les pannes sans manuel d'entretien externe.
Théorie et méthode
Le glycérol et les glycérides (mono-, di- et tri-) sont des composés polaires à point d'ébullition élevé qui ne peuvent être injectés sous leur forme native sur une colonne GC sans adsorption ou perte thermique à l'entrée. Avant analyse, chaque échantillon est traité avec du MSTFA (N-méthyl-N-triméthylsilyltrifluoroacétamide) dans la pyridine, ce qui convertit les groupes hydroxyle du glycérol et le squelette des glycérides en dérivés éthers triméthylsilylés (TMS). Cette dérivatisation augmente la volatilité du composé et permet à chaque analyte de migrer à travers la colonne sans fixation irréversible en surface ni décomposition.
Deux étalons internes sont ajoutés à l'échantillon avant la dérivatisation : le 1,2,4-butanetriol (EI1) pour la fraction glycérol et la tricaprine (EI2) pour les fractions glycérides. Quatre composés de référence (glycérol, mono-oléine, di-oléine et tri-oléine) permettent d'établir la courbe d'étalonnage. L'échantillon dérivatisé est chargé, via l'échantillonneur automatique à 19 positions, dans l'injecteur froid de la colonne et déposé directement sur la colonne analytique de biodiesel pour séparation.
Une rampe de température à cinq étapes dans le four permet l'élution séquentielle de la fraction de glycérol et des trois classes de glycérides par le détecteur à ionisation de flamme (FID), produisant des signaux proportionnels à la masse de carbone de chaque composé. Les rapports des aires des pics par rapport aux étalons internes respectifs donnent la fraction massique absolue (% m/m) de glycérol libre, de glycérol total et de chaque classe de glycérides, qui sont ensuite comparées aux limites des normes ASTM D6751 et EN 14214 pour déterminer la conformité du lot.
Analyseur par chromatographie en phase gazeuse pour biodiesel (GC-FID) – Spécifications techniques du ToronGC™ 6751
| Paramètre | Spécifications |
|---|---|
| Plage de contrôle de la température | Température ambiante +5°C à 400°C |
| Incrément de température | 0.1 ° C |
| Précision du contrôle de la température | ± 0.1 ° C |
| étapes de programmation de la température | Étapes 5 |
| Durée de maintien par étape | De 0 à 999 min (incrément de 0.1 min) |
| Vitesse de chauffage maximale (à 200 °C ou moins) | 40 ° C / min |
| Vitesse de chauffage maximale (au-dessus de 200 °C) | 20 ° C / min |
| Détecteur | Détecteur à ionisation de flamme (FID) |
| Système d'injection | véritable entrée froide sur colonne |
| Colonne analytique | Non polaire, diamètre intérieur 10 m × 0.32 mm, épaisseur de film 0.1 μm |
| Garde pré-colonne | 1 m x 0.53 mm DI |
| Positions maximales du détecteur | 4 |
| Écran | Écran LCD tactile de 10.2 pouces |
| Capacité de l'échantillonneur automatique | Positions 19 |
| Contrôle de pression/débit | Contrôle électronique de la pression (EPC) sur le détecteur FID et l'entrée capillaire |
| Réactif de dérivatisation | MSTFA dans la pyridine |
| Normes internes | 1,2,4-butanetriol (IS1) et tricaprine (IS2) |
Référence des limites composées (EN 14214)
| Composant | % maximum m/m |
|---|---|
| glycérine libre | 0.02 |
| Monoglycérides | 0.80 |
| diglycérides | 0.20 |
| Triglycérides | 0.20 |
| Glycérine totale | 0.25 |