Hiilivetykoostumuksen määritykseen käytettävän kaasukromatografin käyttöönottovalidointi

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Borealis Polymers Oy:n petrokemian laboratoriossa, joka on laadunvalvontalaboratorio. Opinnäytetyön aiheena oli hiilivetykoostumuksen määritykseen käytettävän kaasukromatografin käyttöönottovalidonti. Kaasukromatografi hankittiin korvaamaan vanha samankaltainen laite. Uudessa laitteessa oli lisänä automaattinen näytteensyöttäjä, jonka avulla voidaan vähentää käsin syötön seurauksena syntyvää eroa toistettavuudessa. Validointi toteutettiin tutkimalla naftanäytteen pääkomponentteja.

Naftanäyte sisältää monia komponentteja. Mittauksissa käytettiin pentaania, heksaania, heptaania, oktaania, bentseeniä ja tolueenia. Laitetta testattiin standardilla, joka sisälsi kolme komponenttia (bentseeni, tolueeni ja heksaani). Standardi ajettiin 11 kertaa ja tuloksista laskettiin keskiarvo ja keskihajonta, joiden avulla voitiin todeta, että laite antaa toistettavia tuloksia.

Validointia varten määritettiin lineaarisuus tarkastelemalla kuusi pitoisuutta sisältävän standardisuoran residuaalikuvaajaa mittausalueella 0,01–70 p-%. Residuaalit sijoittuivat satunnaisesti nollatason molemmille puolille, joten voitiin todeta, että suora on lineaarinen. Toteamis- ja määritysrajat laskettiin signaali-kohinasuhteen avulla, ja molemmat rajat olivat pienemmät kuin mittausalueen alaraja. Spesifisyyttä ja selektiivisyyttä tutkittiin vertailemalla standardisuoran ja standardinlisäyssuoran kulmakertoimia, sekä laskemalla resoluutiot pääkomponenteille. Tuloksista voidaan tulkita, että näytematriisi vaikuttaa jonkin verran mittaustuloksiin, sillä osa näytteen sisältämistä lukuisista piikeistä menee hieman päällekkäin. Mittausepävarmuus ja systemaattinen virhe määritettiin käyttämällä MUKit-ohjelmaa. Sekä systemaattinen virhe että laajennettu mittausepävarmuus 95 %:n luottamustasolla jäivät melko pieniksi (5–8 %), mikä oli toivottu tulos.

Tutkittujen mittausten perusteella voitiin todeta, että validointi on onnistunut. Laite toimii moitteettomasti ja antaa toistettavia sekä luotettavia tuloksia.

The study was performed in Borealis Polymers’ Petrochemical laboratory, which is a quality control laboratory. The aim was to validate a new gas chromatography that is used to determine the hydrocarbon composition. The new gas chromatography was purchased to replace the older similar device. In addition, the new device has automatic sample injector to reduce errors that may occur when sample is injected by hand. Validation was carried out by studying main components of naphtha.

Naphtha sample contains many components. Pentane, hexane, heptane, octane, benzene and toluene were used in the measurements. The device was first tested with a standard that included three components (hexane, benzene and toluene). The standard was measured 11 times. The mean and the standard deviation were calculated from the results, and it was easy to state that the device gives repeatable results.

For validation, linearity was determined by observing residuals of the standard line within a measurement area 0.01–70 m-%. The residuals were located randomly on both sides of the zero level, suggesting that the line is linear. The limit of detection and the limit of quantification were calculated from the noise of the chromatogram. Both limits were below the bottom line of the measurement area. Specificity and selectivity were examined by observing the difference between the slope of the standard line and the slope of the line of sample spiked with different concentration of benzene. Resolutions were counted as well. The results led to the conclusion that the matrix interferes with measurement slightly, because some of the peaks were partly overlapping each other. Measurement uncertainty and systematic error were determined using the MUKit-program. Both systematic error and expanded uncertainty on a 95 % confidence level were quite small (5–8 %), which was a good result.

According to the results validation was successful. The device works well, and it gives repeatable and reliable results.