氣相色譜法測(cè)定煤氣中的粗苯含量

陳繼偉，李秀艷

（青島鋼鐵集團(tuán)兗州焦化廠，山東兗州272117）

氣相色譜法測(cè)定煤氣中的粗苯含量

陳繼偉，李秀艷

（青島鋼鐵集團(tuán)兗州焦化廠，山東兗州272117）

介紹了用氣相色譜測(cè)定煤氣中粗苯含量的方法。用氣相色譜法測(cè)定煤氣中粗苯含量，用多功能氣體軟袋取樣，用樣量1 mL，分析時(shí)間15 min，F(xiàn)ID檢測(cè)器，色譜柱ES301，初始柱溫80℃，保溫5 min，分析數(shù)據(jù)儀器自動(dòng)處理，具有結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。

煤氣；粗苯；氣相色譜法

1 前言

粗苯是焦化企業(yè)的主要化產(chǎn)品之一，粗苯的回收率直接影響企業(yè)的效益。洗苯塔后煤氣含苯族烴的多少是決定粗苯回收率的主要因素，一般焦化企業(yè)都將塔后煤氣中苯族烴含量控制在3～5 g/m3，這一指標(biāo)對(duì)大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟(jì)合理的。因此測(cè)定塔后煤氣粗苯含量很必要。測(cè)定煤氣中的粗苯含量一般用活性炭吸附法，此法從取樣到蒸餾要2 h以上，并且從吸收管的吸收率測(cè)定到吸收管補(bǔ)正值測(cè)定以及吸收管氣密性的檢查等都要做大量的工作，給測(cè)定帶來(lái)了一定的難度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為此探討用氣相色譜測(cè)定煤氣中的粗苯。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

GC－7800型氣相色譜儀；1 μL、10 μL及100 mL注射器；ES301色譜柱；純度99.99%的氫氣，純度99.995%的氮?dú)猓稍餆o(wú)油的壓縮空氣；10 mL及50 mL容量瓶。十二烷（二硫化碳，分析純）；苯（要求純苯含量不低于99.8%）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 色譜條件

FID檢測(cè)器載氣為氮?dú)猓?0 mL/min；柱溫80℃。空氣300 mL/min；汽化室溫度160℃；氫氣30 mL/min；檢測(cè)室溫度160℃。升溫程序：初始溫度80℃，初溫保持時(shí)間5 min，升溫速率20℃/min；終溫140℃，終溫保持時(shí)間6 min；基線BAS2。

2.2.2 外標(biāo)樣的配制

1）用100 mL注射器先取20～30 mL不含苯的空氣，將橡皮塞塞住注射器出口；再用10 μL注射器取4 μL純苯注入100 mL注射器內(nèi)，待苯全部揮發(fā)后，拔去橡皮塞用空氣稀釋到100 mL，再用橡皮塞住針頭，借助注射器內(nèi)配置的小片薄鐵片使之混合。該樣品苯的質(zhì)量濃度為35.2 g/m3。

2）準(zhǔn)確稱取一定量的純苯于容量瓶中，用十二烷（也可用二硫化碳）稀釋到刻度，搖均保存。要求配制的外標(biāo)樣中的苯含量盡量和樣品中的苯含量接近，一般粗苯中純苯含量在55%～75%之間。

外標(biāo)樣苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算式為：

式中：w為外標(biāo)樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），V1為純苯的體積（mL），V2為配制外標(biāo)樣的總體積（mL）。

2.2.3 方法的建立

第一次進(jìn)樣實(shí)驗(yàn)，只需修改采樣結(jié)束時(shí)間即可進(jìn)樣采集數(shù)據(jù)，此實(shí)驗(yàn)時(shí)間可改為15 min。調(diào)整色譜儀達(dá)到儀器條件，待整機(jī)穩(wěn)定后，用注射器準(zhǔn)確進(jìn)2.2.2中1）樣1 mL，在同一色譜條件下進(jìn)樣“采集數(shù)據(jù)”，同時(shí)按下“程序升溫”。外標(biāo)樣的譜圖見(jiàn)圖1。分析結(jié)果如下：外標(biāo)樣樣品保留時(shí)間1.965 min，峰高136 318.703 mV，峰面積1 884 000.125，苯含量35.200 0 g/m3。

圖1 外標(biāo)樣圖譜

在線色譜工作站中方法的建立：1）選擇“方法”頁(yè)簽中“采樣控制”，輸入采樣時(shí)間15 min。其他按需要填寫。2）選擇“積分”點(diǎn)擊“面積、外標(biāo)法”。3）編輯組分表：選擇“組分表”頁(yè)簽，單擊右側(cè)的“譜圖”按扭，調(diào)出標(biāo)樣譜圖，單擊“全選”編輯組分表，從外標(biāo)樣譜圖知有1個(gè)高峰，因?yàn)橥鈽?biāo)樣是用空氣配入苯，因此可確定保留時(shí)間1.965 min時(shí)的峰是苯，在此輸入峰名“苯”。4）校正，單擊“組分含量”輸入此標(biāo)樣苯的濃度35.2 g/m3。“重復(fù)次數(shù)”輸入3。5）加入標(biāo)樣，選擇“加入標(biāo)樣”調(diào)出標(biāo)樣譜圖進(jìn)行校正，重復(fù)3次后點(diǎn)擊“校正完畢”保存方法，稱方法1。這樣焦?fàn)t煤氣中苯含量的方法就建立了。

準(zhǔn)確抽取2.2.2中2）標(biāo)樣0.2 μL進(jìn)樣，“采集數(shù)據(jù)”同時(shí)按下“程序升溫”。建立粗苯中苯含量的方法，本方法與方法1不同之處是步驟4），單擊“組分含量”輸入此標(biāo)樣苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w。“重復(fù)次數(shù)”輸入3。其他步驟與方法1相同，此方法簡(jiǎn)稱為方法2。

2.3 樣品的測(cè)定

方法建立后，即可對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，以塔前煤氣為例，用多功能氣體軟袋準(zhǔn)確進(jìn)1 mL樣品，進(jìn)樣“采集數(shù)據(jù)”，同時(shí)按下“程序升溫”。到離線工作站中打開(kāi)樣品譜圖，加載方法1，預(yù)覽，得到樣品譜圖和分析結(jié)果見(jiàn)圖2、表1。

圖2 塔前煤氣樣品圖譜

表1 塔前煤氣樣品分析結(jié)果

從樣品譜圖與分析結(jié)果中，可以明確地看到此塔前煤氣樣品中苯的質(zhì)量濃度為28.361 7 g/m3。

3 分析結(jié)果與討論

1）粗苯中粗苯和苯的比例系數(shù)（K）的確定。為了得出焦?fàn)t煤氣中粗苯的含量必須要確定粗苯中粗苯和苯的比例系數(shù)（K）。準(zhǔn)確抽取0.2 μL的合格粗苯，進(jìn)樣，采集數(shù)據(jù)，同時(shí)按下“程序升溫”。到離線工作站中，打開(kāi)粗苯樣的譜圖，加載方法2，預(yù)覽，可以得到粗苯中苯的含量，進(jìn)而確定比例系數(shù)K。在實(shí)驗(yàn)中取合格的粗苯進(jìn)樣，采集數(shù)據(jù)，得到粗苯中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，則K為1.33。

2）苯含量換算成粗苯含量。用色譜法測(cè)出煤氣中的純苯含量，可將其換算成粗苯含量。試驗(yàn)測(cè)得樣品中苯的質(zhì)量濃度為28.361 7 g/m3，則煤氣中粗苯的質(zhì)量濃度為37.72 g/m3（1.33×28.361 7）。

3）要得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下每立方米煤氣中的粗苯含量，還應(yīng)按氣壓、溫度進(jìn)行換算，換算式如下：

式中：Y0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下煤氣中粗苯含量，g/m3；Y為煤氣中粗苯含量，g/m3；V0為1 m3煤氣換算至標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煤氣體積，m3；P為取樣時(shí)的大氣壓力，133.322 Pa；b為煤氣與大氣壓力差；W為t℃時(shí)飽和水汽分壓，133.322 Pa；t為煤氣平均溫度，℃。

用同樣的方法可以測(cè)定洗苯塔后煤氣中的粗苯含量。

色譜法與冷凍法、活性碳法相比較相對(duì)誤差都在5%以內(nèi)。利用此方法測(cè)定煤氣中粗苯的含量，比例系數(shù)K是產(chǎn)生誤差的一個(gè)重要原因，K值隨著粗苯中苯、甲苯、二甲苯的相對(duì)比例的變化而不斷變化，為求準(zhǔn)確應(yīng)該經(jīng)常用粗苯產(chǎn)品來(lái)校驗(yàn)K值。所使用的外標(biāo)樣的濃度越接近樣品的濃度所測(cè)定的結(jié)果就越準(zhǔn)確。重復(fù)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，兩次平行誤差不應(yīng)超過(guò)5%。取煤氣的氣袋必須用多功能氣體軟袋，因?yàn)槌Ｒ?guī)的取煤氣用的膠囊對(duì)苯有很強(qiáng)的吸附力，嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)證明，所用的色譜柱不同，儀器所設(shè)的條件不同，各組分的峰值也不同，所以每次更換色譜柱或改變色譜條件都要重新做標(biāo)樣校對(duì)。用氣相色譜法直接測(cè)定煤氣中粗苯的含量，一般方法建立起來(lái)以后，如果色譜柱的性能良好的話，2個(gè)月左右校正1次標(biāo)樣即可。測(cè)定1個(gè)樣品，只需15 min就可以出結(jié)果。為力求準(zhǔn)確，一般平行進(jìn)樣2、3次來(lái)確定結(jié)果，進(jìn)樣后儀器自動(dòng)分析并顯示出結(jié)果。用氣相色譜法測(cè)定煤氣中粗苯含量具有樣品用量少、分析速度快、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

Measurement of the Crude Benzol Content in Coal Gas by Gas Chromatography

CHEN Ji-wei,LI Xiu-yan
（Yanzhou Coking Plant,Qingdao Iron and Steel Group,Yanzhou 272117,China）

This artical introduced the measurement of the crude benzol content in coal gas by gas chromatography.In this method,the gas sample was taken by multifunctional soft bag,the doses of the sample was 1 milliliter and the analysis time was 15 minutes, using FID detector and ES301 column and the start temperature of the column was 80℃to keep 5 minutes.The apparatus disposed the analysis data automatically.Then this method had many advantages such as accurate result,simple,safe and reliable operation, fast analyses speed etc.

coal gas;crude benzol;gas chromatography

O657.7+1

A

1004-4620（2010）01-0057-02

2009-07-30

陳繼偉，男，1976年生，1999年畢業(yè)于黑龍江省礦業(yè)學(xué)院化工工藝專業(yè)。現(xiàn)為青鋼集團(tuán)兗州焦化廠技術(shù)科科長(zhǎng)，助理工程師，從事生產(chǎn)調(diào)度及工藝管理工作。