多維氣相色譜技術用于煉廠氣組成的定性和定量分析

郭為民 張曉輝 岳愛范 朱海燕 李毅梅

（呼和浩特石化公司質檢部，內蒙古 呼和浩特 010070）

煉廠氣是煉油工藝產生的各種氣體的混合物，它們可以是燃料氣、最終產品或下一步工藝的原料。煉廠氣的組成很復雜，一般含有烴類、永久氣體、硫化物等等。對其組分的精確而快速的分析對于優化煉油工藝和控制產品質量是必不可少的。因此有必要尋找一種方便、快捷、全面、準確的分析方法，以便得到這些氣體的正確組成。

本文采用多維氣相色譜技術進行煉廠氣的全組分分析。多維色譜是指使用兩根以上的色譜柱或兩個以上的檢測器，通過閥切換來改變載氣流向的辦法，用一臺色譜儀得到比單柱系統更多的分離信息。一次進樣分析僅需要5~6分鐘。而對于傳統的單柱色譜分析來說，因煉廠氣中既有有機組分又有無機組分，再加上考慮氣相色譜的載氣選擇問題，所以要得到煉廠氣的全組分分析必須要用到三臺以上色譜儀。采用多維氣相色譜技術，不僅大大提高了分析效率同時也為公司一次性節約儀器購置費大約上百萬元，同時也很大程度的節約了后續運行成本。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

分析儀器：安捷倫7890氣相色譜儀。儀器配置：7890主機閥箱、進樣口模塊、分流/不分流進樣口、LAN接口、電子流量控制模塊、氫火焰離子化檢測器、熱導檢測器(兩個)、六個微填充色譜柱和毛細管色譜柱、兩個十通閥、三個六通閥、一個自動開關閥、液體采樣閥、軟件。

試劑：標準氣體，包含組分有：甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、異丁烷、正丁烷、丙二烯、乙炔、反-2-丁烯、正丁烯、異丁烯、順-2-丁烯、異戊烷、正戊烷、1,3-丁二烯、反-2-戊烯、正戊烷、2-甲基-2-丁烯、順-2-戊烯、C6+、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣、氫氣、硫化氫。

1.2 色譜柱：

柱 1（Column 1）：3 m×0.32 mm×4 μm SPB-1

圖1 為氣相色譜流程示意圖

柱 2（Column 2）：25 m×0.32 mm×8 μm Al2O3 Plot'S'

柱 3（Column 3）：0.25 m×1/16"，(ID 1mm) Silcosteel,HayeSep Q

柱 4（Column 4）：1 m×1/16" Silcosteel，(ID 1mm)HayeSep N

柱 5（Column 5）：1 m×1/16" Silcosteel，(ID 1mm)HayeSep Q+2 m×1/16"Silcosteel,，Molsieve 5A

柱 6（Column 6）：2 m×1/16" Silcosteel，(ID 1mm)Molsieve 13X

圖1氣相色譜流程示意圖。

1.3 色譜條件

色譜柱采取程序升溫：80℃穩定 2min，35℃/min 升 至185℃，穩定2min；進樣口溫度：200℃；Aux 1 (柱箱)：70℃；Aux 2(閥箱)：70℃；檢測器溫度：FID為 190℃；TCD 為 150℃；分流比：150:1。

2 結果和討論

2.1 定性和定量分析

定性分析是在選定的色譜條件下，采用色譜柱標準譜圖結合標準氣組分對照進行。定量分析采用外標、面積歸一法進行。完整的校正因子是通過標準氣體進行外標完成的。確定校正因子的具體過程為：在確定的色譜條件下，用已知組分含量的標準氣體進樣，分析結束后，通過調用化學工作站定制校正表菜單，將兩個TCD和FID上檢測到的面積信號調出，并分別輸人相對含量，得到各組分的校正因子。

2.2 精密度和準確度試驗

2.2.1 精密度

按實驗方法測定催化裝置干氣樣品各組分的含量，計算平均值和測定結果的相對標準偏差。且本方法定量測定結果的相對標準偏差與文獻值吻合。

2.2.2 準確度

用傳統方法，即三臺色譜儀分別對樣品中的烴類、永久氣體（氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳）、氫氣進行測定，用檢測管法分析硫化氫含量，最終將結果進行歸一化，結果列于表1。由表1可見，本實驗方法的測定結果與傳統方法多臺色譜儀測定結果的誤差在允許誤差范圍內，兩種方法的測定結果基本一致。

表1 精密度（n=6）和準確度（n=2）試驗結果

結論

采用多維氣相色譜法測定煉廠氣組成，通過實驗和對比得知該方法的精密度和準確度較高，且突出特點是方便、快捷，完全可以代替傳統方法測定煉廠氣中各組分的含量，滿足生產和科研的需要。

[1] 張海波，桂建舟，李孝國，張曉彤，宋麗娟，孫兆林.多維氣相色譜技術用于輕質烴芳構化產物的定性和定量分析.中國化工學會2005年石油化工學術年會論文集.2005.10.

[2] 駱重梅，魏海倉.應用多維氣相色譜儀實現汽油中的烴類組成、含氧化合物、苯類物質準確測定[J].甘肅科技.2009.09.08.