标题气相色谱法分析空分装置总烃和二氧化碳

　摘要：空分塔液氧中总烃及纯化器后空气中的二氧化碳含量是空分装置安稳运行的关键控制指标。本文详细论述了气相色谱法分析总烃及二氧化碳的原理及方法，操作简单，结果准确，即可用作实验室分析，又可作为在线分析。
　　
　　关键词:总烃;二氧化碳;六通阀；甲烷转化炉
　　
　　1前言
　　
　　总烃和二氧化碳数据是空分装置平稳操作的重要依据之一，尤其液氧中乙炔含量高易引起装置发生爆炸。在装置运行过程中，样品分析要求快速、准确，能够及时为装置安稳操作提供依据。目前通用的分析方法有色谱法及近红外分析法，实验室大多仍采用色谱法。色谱法分析总烃时，存在的最大问题是样品中的氧气直接影响到总烃结果的准确性。从理论上讲，氧在氢焰中无响应，但它会影响到氢焰的稳定性，这就要求在定量总烃时氧气与甲烷有一定的分离度。若用常规色谱柱较难实现，通过实验比对，用再处理氧化铝专用色谱柱可很好地把氧气和甲烷分开，并且同时能够很好地把乙炔单独定量分析，乙炔检测限可小于0.1PPm，单程分析时间不超过10min。此色谱柱与甲烷转化炉结合还可很好地定量分析纯化器后的微量二氧化碳，且分析时间短，一般不超过6min。若采用标准规定的碳分子筛柱，分析时间长，峰形拖尾严重，且结果重复性差。经过比对实验，氧化铝专用色谱柱结合简单的色谱仪配置可很好定量空分装置中的总烃（包括乙炔）和微量二氧化碳。
　　
　　2分析方法原理
　　
　　样品中总烃组分由载气携带进入色谱柱进行分离，再由氢焰检测器进行检测。样品中微量二氧化碳由载气携带进入色谱柱分离，然后再通过甲烷转化炉生成甲烷由氢焰检测器进行检测。
　　
　　3、实验部分
　　
　　３.１仪器材料
　　
　　３.１.１氢气源：纯度＞９９.９％，压力＞０.４ＭＰａ。
　　
　　３.１.２氮气源：纯度＞９９.９％，压力＞０.5ＭＰａ。
　　
　　３.１.３仪器：GC14C型气相色谱仪，配有氢焰检测器，两个六通阀，自已用VC 编写的色谱工作站。
　　
　　３.１.4色谱柱：氧化铝专用色谱柱，内径2毫米，长6米，自已填装。
　　
　　３.２色谱操作条件
　　
　　３.２.１温度：进样器温度＝8０℃柱温＝60℃检测室温度＝120℃
　　
　　３.２.２载气压力及流量：氮气压力0.5MPa，流量3０ｍｌ/ｍｉｎ。
　　
　　３.２.３辅助气压力及流量：氢气压力0.4MPa，流量30ml/min；空气压力0.4MPa，流量300ml/min。
　　
　　3．3气路流程
　　
　　系统气路及色谱柱连接图如下：
　　
　　４．结果与讨论
　　
　　４．１六通阀使用规则
　　
　　无论是分析总烃或二氧化碳，共用一个进样六通阀。当分析总烃时，切换六通阀处于关闭状态，载气不通过甲烷转化炉；当分析二氧化碳时，切换六通阀使之处于开状态，让载气通过甲烷转化炉，用以分析二氧碳。
　　
　　４．２确定各组分体积校正因子
　　
　　用已知浓度的标准气求得组分体积校正因子如下表,组分校正因子是用大连特种气体产业公司提供的标准气求得。
　　
　　组分名称标准气含量PPv体积绝对校正因子（*10-6）
　　
　　甲烷10.07.91247
　　
　　乙烷4.56.42911
　　
　　乙烯9.36.57183
　　
　　二氧化碳5.616.4921
　　
　　乙炔1.84.6896
　　
　　丙烷4.73.9813
　　
　　丙烯9.34.48795
　　
　　异丁烷9.33.08077
　　
　　４．３重复性考察
　　
　　用上表校正因子，对同一样品进行七次重复测定，各组分相对标准偏差均在4%以下，结果如下表，由表中分析数据说明此方法重复性好，精密度高。
　　
　　组分测定次数（PPv）标准偏差相对标准偏差
　　
　　1234567平均
　　
　　甲烷1010.289.9210.159.9610.310.410.140.18821.86
　　
　　乙烷4.54.544.454.564.524.74.654.560.0871.91
　　
　　乙烯9.39.419.289.389.349.429.349.350.0530.57
　　
　　二氧化碳5.65.635.795.785.685.745.585.680.0861.51
　　
　　乙炔1.81.821.71.821.691.751.781.760.0543.06
　　
　　丙烷4.74.824.654.84.684.724.664.720.0671.42
　　
　　丙烯9.39.429.329.59.459.289.349.370.0840.89
　　
　　异丁烷9.39.439.289.369.329.429.359.350.0570.61
　　
　　４．４样品测定谱图
　　
　　4．4．1液氧中总烃分析色谱图
　　
　　4．4．2纯化器后二氧化碳分析色谱图
　　
　　４．５结论
　　
　　4.5.1用GC14C型气相色谱仪，采用此分析方法，单机一次进样可检测样品气中的甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、二氧化碳、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷等烃类组分。
　　
　　4.5.2样品分析方法操作简单，重复性好，能够完成空分装置生产分析需要。
　　
　　4.5.3对于分析微量二氧化碳时，应注意转化炉温度及氢气量配比大小。
　　
　　4.5.4若条件允许，也可用双阀双柱双氢焰法配置仪器，使二氧化碳和总烃分析相互分开,便于在线分析维护。
　　
　　4.5.5此分析分析方法可用于空分装置在线分析，及时为装置提供可靠的分析数据。