Nota técnica TN-127

Nota técnica TN-127
rev 2a wh.11-04
Mediciones específicas de benceno en hidrocarburos de petróleo
Uso de UltraRAE de RAE Systems
En la tabla 2 se muestra que la humedad no afecta en
la respuesta al benceno. No obstante, un nivel de
humedad alto afecta a la capacidad del tubo para
eliminar los hidrocarburos interferentes.
Tabla 1. Respuesta a las posibles interferencias con el
benceno.
Introducción
El benceno es un conocido carcinógeno humano
presente en la gasolina para automóviles y otros
combustibles en concentraciones típicas del 0,2 al
3%. Su límite de exposición regulado es tan bajo
(TWA de 8 horas propuesta de 0,5 ppm), que tan sólo
la concentración suele definir la toxicidad de los
vapores de combustible en general. Por consiguiente,
es necesario medir las concentraciones bajas de
benceno (normalmente 1 ppmv) en presencia de
concentraciones mucho más altas (decenas o cientos
de ppmv totales) de los numerosos compuestos
aromáticos y alifáticos que componen la gasolina.
Compuesto
Respuesta
de benceno
aparente
Tolueno
400
0,1
p-xileno
200
0
Etilbenceno
200
0
Estireno
100
0
Nitrobenceno
100
0
Fenol
100 #
0
Clorobenceno
20
2,5
Diclorobenceno
50
0,1
Ácido sulfhídrico
150
0
Metano
25.000**
0
Propano
1.000
0
Isobutano
100
0
Isobutileno
500
0
n-pentano
1.500
0
1,3-butadieno
300
0
n-hexano
100 #
0
Ciclohexano
10
0,4
n-octano
300
0,1
50
0
-pineno
Etanol
50
0
Isopropanol
100
0
Acetona
100
0
Ciclohexanona
200
0
Tetrahidrofurano
100
0
Acetato de etilo
100
0
Acrilonitrilo
100
0
Epiclorhidrina
100
0
Tricloroetileno
100
66
Percloroetileno
50
38
*No necesariamente la concentración máxima
permitida.
Mediciones específicas de benceno
Los tubos de benceno RAE-Sepeliminan
prácticamente todos los componentes de los vapores
de gasolina excepto el benceno. Esto se consigue
mediante el medio de absorción exclusivo de los
tubos. Esta selectividad se puede aumentar con una
lámpara de 9,8 eV, que responde considerablemente a
las sustancias aromáticas, pero débilmente a muchos
hidrocarburos. En la tabla 1 se muestra la respuesta
del sistema combinado a varios gases problemáticos.
Procedimiento de medición
Se utiliza un tubo independiente para cada medición.
El instrumento se calibra con un patrón de 5 ppm de
benceno con el tubo RAE-Sepcolocado
correctamente. Una vez listo para la medición, se
abre un tubo, se introduce en el sistema UltraRAE y
se presiona el botón de inicio. Una bomba introduce
la muestra de aire a aproximadamente 330 cc/minuto
y la unidad ajusta automáticamente la pantalla y
registra el valor a los 75 segundos. El valor final es
una media de la concentración durante el período de
muestreo de 75 segundos en la muestra de 400 cc.
Capacidad del tubo y efectos de la matriz
Los tubos de benceno RAE-Sepadmiten 1000 ppm
de tolueno en aire seco y 300 ppm a una HR (humedad
relativa) del 50 al 80%. Los tubos se pueden abrir y
dejar expuestos al aire durante un máximo de 4 horas
sin perder una capacidad relevante.
Concentración
(ppmv)
** Ningún efecto en la capacidad del tubo. El propano y
los hidrocarburos superiores afectan a la capacidad.
RAE Systems Inc.
1
3775 N. First St., San Jose, CA 95134-1708 USA
Teléfono: +1.888.723.8823
Correo electrónico: [email protected]
Sitio Web: www.raesystems.com
Nota técnica TN-127
rev 2a wh.11-04
#
Las concentraciones superiores pueden reducir la
respuesta al benceno.
RAE Systems Inc.
2
3775 N. First St., San Jose, CA 95134-1708 USA
Teléfono: +1.888.723.8823
Correo electrónico: [email protected]
Sitio Web: www.raesystems.com
Nota técnica TN-127
rev 2a wh.11-04
El metano no tiene ningún efecto en la capacidad
del tubo, pero reduce la respuesta del PID al
benceno si la concentración de metano es superior
a aproximadamente un 1% por volumen. El
propano y los hidrocarburos superiores consumen
parte de la capacidad de los tubos incluso si no
ofrecen ninguna respuesta.
Tabla 2. Efecto de la humedad en patrones de 5 ppm de
benceno.
Humedad
relativa
Seco
Seco
100 %
100 %
Nº de tubo
1
2
3
4
En la tabla 3 se comparan los resultados del
sistema UltraRAE específico para benceno,
obtenidos en un minuto, con los resultados de las
series de cromatografía de gases (CG) de dos
horas en el laboratorio. La correlación correcta
entre los dos sistemas de medición muestra el
ahorro de tiempo que supone el uso de UltraRAE.
Tabla 3. Benceno en muestras de refinería.
Lectura
(ppm)
5
4,9
5.1
4.8
Mediciones de la muestra
En la figura 1 se muestra la linealidad de la respuesta
al añadir benceno a la muestra de vapores de
gasolina. El coeficiente de correlación (r2 ) para la
línea es 0,998. Esta linealidad óptima permite el uso
de una calibración rápida, sencilla y de un solo punto.
Benceno
mediante
CG/FID
(%
molecular)
Benceno
mediante
UltraRAE
(%
molecular)
Gasolina de 87
octanos
Alimentación de
reformador
Producto de
reformador
Límites inferiores
de benceno
0,86
0,63
1,2
1
6,3
7,2
22
24
Comparación de campo
Figura 1. Linealidad de la respuesta del benceno
añadido a 250 ppmv de gasolina de 92 octanos. La
muestra contiene 1,4 ppmv de benceno de la
gasolina.
Un estudio realizado en cuatro de las principales
refinerías de petróleo compara el sistema UltraRAE
con otros tres sistemas portátiles de medición
específicos para benceno: CG de mano Photovac
Snapshot, Dräger CMS y CG de laboratorio. Los
resultados mostrados en la tabla 4 se han obtenido
para los datos combinados de 18 muestras de campo
distintas y 24 patrones, incluidas las mezclas BTEX
(benceno, tolueno, etilbenceno y xileno):
Benceno en 250 ppmv de
gasolina
Benceno medido
(ppmv)
Muestra
15
Tabla 4. Precisiones de muestras de campo como
porcentaje del valor de laboratorio desviación
estándar.
10
5
0
0
2
4
6
Muestra
Patrones
UltraRAE
Snapshot
CMS
101 16%
116 23%
Muestras
de campo
97 29%
84 21%
120 
52%
103 
92%
8 10 12
Benceno añadido (ppmv)
Los sistemas Snapshot y UltraRAE ofrecen
resultados similares, mientras que el sistema
CMS tiende a presentar una variabilidad
superior. Los resultados completos del estudio
están disponibles previa solicitud.
Muestras de refinería
Las refinerías de petróleo presentan una amplia
variedad de conjuntos de procesos que incluyen
un gran número de concentraciones de benceno.
RAE Systems Inc.
3
3775 N. First St., San Jose, CA 95134-1708 USA
Teléfono: +1.888.723.8823
Correo electrónico: [email protected]
Sitio Web: www.raesystems.com