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Oil & Gas Science and Technology - Revue de L'IFP
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Issue Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP
Volume 62, Number 1, January-February 2007
Dossier: Recent Advances in the Analysis of Catalysts and Petroleum Products
Page(s) 43 - 55
DOI 10.2516/ogst:2007004
Published online 14 June 2007

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, Vol. 62 (2007), No. 1, pp. 43-55
DOI: 10.2516/ogst:2007004

Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography for Detailed Characterisation of Petroleum Products

Chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle pour l'analyse détaillée des produits pétroliers


C. Vendeuvre1, R. Ruiz-Guerrero1, F. Bertoncini1, L. Duval2 and D. Thiébaut3

1  Institut français du pétrole, IFP Lyon, BP 3, 69390 Vernaison - France
2  Institut français du pétrole, IFP, 1 et 4, avenue de Bois-Préau, 92853 Rueil-Malmaison Cedex - France
3  École Supérieure de Physique et Chimie Industrielles de Paris, 10, rue Vauquelin, 75235 Paris Cedex 05 - France, email: fabrice.bertoncini@ifp.fr, laurent.duval@ifp.fr, didier.thiebaut@espci.fr


(Published online: 14 June 2007)

Abstract
Comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC$\times $GC) is a major advance for the detailed characterisation of petroleum products. This technique is based on two orthogonal dimensions of separation achieved by two chromatographic capillary columns of different chemistries and selectivities. High-frequency sampling between the two columns is achieved by a modulator, ensuring that the whole sample is transferred and analysed continuously in both separations. Thus, the peak capacity and the resoluting power dramatically increase. Besides, highly structured 2D chromatograms are obtained upon the volatility and the polarity of the solute to provide more accurate molecular identification of hydrocarbons. In this paper fundamental and practical considerations for implementation of GC$\times $GC are reviewed. Selected applications obtained using a prototype of a GC$\times $GC chromatograph developed in-house highlight the potential of the technique for molecular characterisation of middle distillates, sulphur speciation in diesel and analysis of effluents from petrochemical processes.


Résumé
La chromatographie gazeuse bidimensionnelle intégrale (CG$\times $CG) représente une avancée majeure pour l'analyse détaillée des produits pétroliers. Cette technique est fondée sur deux dimensions orthogonales que forme l'association de deux colonnes de CG de sélectivités de séparation différentes. L'échantillonnage à haute fréquence à l'interface des deux colonnes permet que la totalité du produit soit transférée et analysée dans les deux dimensions. Ainsi, la capacité de pics et le pouvoirrésolutif sont nettement accrus. En outre, les chromatogrammes 2D sont structurés en fonction des propriétés de volatilité et de polarité des hydrocarbures ce qui facilite leur identification. Dans cet article sont présentés les concepts et le principe de mise en oeuvre de la CG$\times $CG. Un système prototype a été développé à l'IFP comprenant notamment un modulateur à double-jets de CO2 et un logiciel de posttraitement pour la visualisation et l'intégration des chromatogrammes. Les exemples d'application choisis illustrent le potentiel de la technique pour la caractérisation détaillée de distillats moyens, la spéciation de composés soufrés dans les gazoles et l'analyse approfondie des effluents de procédés pétrochimiques.



© IFP 2007


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