GC-126PDD氦離子化氣相色譜儀分析COS雜質的應用試驗

李 聰，俞 金(杭州克柔姆色譜科技有限公司，浙江 杭州 310011)

·分析與測試·

GC-126PDD氦離子化氣相色譜儀分析COS雜質的應用試驗

李 聰，俞 金
(杭州克柔姆色譜科技有限公司，浙江 杭州 310011)

羰基硫(化學式：COS)，可替代溴甲烷和磷化氫而被用作熏蒸劑。有機合成中，用于合成硫代酸、取代噻唑、殺蟲劑巴丹、除草劑燕麥敵、殺草丹等。石化工業中用作在線儀表的校正氣、標準氣。

Restek Sulfinert內表面防硫化物吸附鈍化管；Chrom G預分離柱；Porapak Q填充柱；PDHID氦離子檢測器

羰基硫(化學式：COS)別名：硫化碳酰、硫化羰、氧硫化碳；羰基硫性質穩定，但會與氧化劑強烈反應，水分存在時也會腐蝕金屬。可燃，有毒，但與硫化氫一樣，會使人對其在空氣中的濃度產生低估。

在近些年中市場需求不斷的增大, 高純羰基硫目前因生產工藝等原因市場上少見，但隨著生產與研發的不斷進步與創新，優級產品羰基硫的供貨窗口正被打開；因此羰基硫生產過程檢測與產品質量的分析對氦離子氣相色譜儀提出了更高的要求；筆者在GC-126PDD氦離子化氣相色譜儀三閥四柱流程上很好的解決了COS中硫化物H2S、CS2雜質及其輕組分H2、O2、N2、CH4、CO、CO2雜質分析。

1 實驗部分

1.1 儀器

采用GC-126PDD氦離子化氣相色譜儀，配置了PDHID檢測器及HP-2載氣純化器；分析流程設計了三閥四柱的色譜分離氣路，COS樣品氣所經之處采用Restek Sulfinert內表面防硫化物吸附鈍化管；儀器由杭州克柔姆色譜科技有限公司生產。

1.2 標準氣體

標準氣體由中昊光明化工研究設計院有限公司配制，各組分濃度見表1、2。

表1 標準氣體(平衡氣He)

表2 標準氣體(平衡氣He)

標準氣體由杭州新世紀混合氣體有限公司配制，各組分濃度見表3～6，平衡氣均為N2。

表3 標準氣體 Table3 Standardgas 組分名稱H2S摩爾分數/10-610表4 標準氣體 Table4 Standardgas 組分名稱SO2摩爾分數/10-6200

表5 標準氣體 Table5 Standardgas 組分名稱COS摩爾分數/10-655表6 標準氣體 Table6 Standardgas 組分名稱CS2摩爾分數/10-6200

1.3 樣品氣

羰基硫(COS)樣品氣來源國內某廠家。

1.4 實驗解決方案

本方案采用三閥四柱分析流程，V1十通進樣閥安裝預切柱作COS樣品預分離，然后切換V1十通閥并連接5A分子篩柱分離H2、O2、N2、CH4、CO；V2十通進樣閥連接V3六通閥作中心切割完成對COS中的CO2、H2S(COS放空)CS2雜質的分離。

COS樣品中的CS2雜質的分離，主要通過程序升溫到120℃出峰檢測。

1.4.1 色譜分析流程

設計中應用三閥四柱體系，示意圖見圖1。

圖1 氣相色譜儀流程示意圖

1.4.2 制備填充色譜柱的準備

COS中的預分離柱制備，選用帶VCR接頭Valco 1/8” 1.5 m無縫管內填經過表征處理的Chrom G 60～80目填料，色譜柱原位活化后，確保樣品中微量O2、N2、CO進入Chrom帶VCR接頭Valco 1/8” 2.5 m Chrom 5A分子篩特征柱分離；微量O2有很好的峰高靈敏度來完成。

圖2 色譜儀檢測H2、O2、N2、CH4、CO(平衡氣：He)標準氣譜圖

COS中的雜質CO2、H2S、CS2分離柱制備，選用Valco帶鍍金卡套接頭1/8”2 m+3 m的Restek Sulfinert 內表面防硫化物吸附鈍化管線，優選Porapak Q 60～80目填料，色譜柱在特定溫度等條件下原位活化。

圖3 色譜儀檢測CH4、CO2、C2H4+C2H2,C2H6(平衡氣：He)標準氣譜圖

1.4.3 COS分析的儀器試驗條件

GC-126PDD氦離子化氣相色譜儀，PDHID檢測器溫度設置150 ℃；檢測器量程109；色譜柱內流量35 mL/min；預柱1/8” 1.6 m Chrom G溫度設60 ℃；分離柱Chrom 5A溫度設 60 ℃; 分離柱Porapak Q1+ Porapak Q 2溫度 60 ℃。

V1閥定量管取0.5 mL；V2閥定量管取0.5 mL體積。定量管內樣品壓0.1 MPa，流量50 mL/min；PDHID檢測器尾吹氣30 mL/min。

1.4.4 COS雜質CO2分析的試驗條件

PDHID檢測器溫度設置 150℃; 分離柱Porapak Q1+ Porapak Q2溫度60 ℃。

因COS樣品中的雜質CO2含量比較高，檢測器量程108，作二次分析檢測。標準氣濃度視實際情況配。

1.4.5 分析方法

采用標準氣體面積外標法定量，濃度(摩爾分數)單點校正計算。

1.4.6 COS樣品試驗的圖譜結果

1.4.6.1 分析COS樣品中的雜質相關試驗

圖4 COS樣品氣在Porapak Q分離輕組實例；H2S被吸附

圖5 CS2在Porapak Q柱上的分離，柱溫120℃

圖6 SO2在Porapak Q柱上的分離，柱溫60℃

圖7 H2S在Porapak Q柱上的分離，柱溫70℃

圖8 COS樣品氣在Porapak Q的分離其中雜質H2S/20×10-6，柱溫70℃

1.4.6.2 分析COS樣品中的雜質試驗情況

圖9 COS樣品氣在Chrom 5A柱上的分離，雜質：O2、N2、CH4未測出、CO，柱溫70℃

圖10 COS樣品氣在Porapak Q柱上的分離，雜質：O2+N2+CO、CO2、H2S，柱溫 70℃

圖11 COS樣品氣在Porapak Q柱上的分離，雜質CS2未檢測出，柱溫程升到120℃

2 結果與討論

2.1 COS試樣中的O2、N2、CH4、CO雜質分析

樣品先進樣后通過預柱Chrom G分離放入5A分子篩柱再分離可以測出COS中的微量O2、N2、CH4、CO雜質。

2.2 COS試樣中的CO2、H2S(COS主峰)CS2雜質分析

樣品再進樣后通過Porapak Q1+Porapak Q2柱子分離出CO2、H2S，待COS主峰出完或者在8 min后程序升溫到柱爐120℃，恒溫測出保留時間在28 min處的CS2雜質。

2.3 COS試樣中的SO2雜質分離情況

在COS樣品雜質分析中，其中的SO2雜質我們從試驗圖譜6～8中看出分離困難無法直接測出含量，本系統不作檢測。

3 COS中的微量SO2雜質分析的探索

1.微量SO2雜質可以在配置FPD檢測器上分析檢測；通過對改性色譜柱填料或者選擇弱極性固定液色譜柱對COS中的SO2雜質分離，并配置切割中心放空COS主峰后，待SO2雜質流出后進入FPD檢測。

2.微量SO2雜質的靈敏度可以使用全氣路管線聚四氟乙烯來實現，最小檢測限可達摩爾分數：0.1×10-6。

李 聰(1963)，色譜應用工程師，杭州克柔姆色譜科技有限公司總經理。25年來一直從事氣相色譜儀方面的工作。近幾年中主要研發了GC-126PDD高純、超純氣氦離子化氣相色譜儀，并創建了諸多種氣體的分析方法；目前正在研發拓展GC-126PDD電子特氣分析用氦離子化氣相色譜儀系列產品。

GC-126 Gas Chromatograph with Helium Ionization Detector in the Application Test of the Impurities in Carbonyl Sulfide

LI Cong, YU Jin

(Hangzhou Chromatography Technology Co., Ltd., Hangzhou 310011, China)

Carbonyl sulfide(chemical formula: COS) can be used as fumigant instead of methyl bromide and phosphine, for the synthesis of thioic acid, substituted thiazole, cartap insecticide , diallate herbicide and benthiocarb. It will be used as online instrument calibrating gas and standard gas in petrochemical industry.

Restek Sulfinert passivation tube resist sulfide on inner surface; Chrom G pre-separation column; Porapak Q packed column; helium ionization detector

2016-10-14

TQ117

A

1007-7804(2016)06-0033-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.06.010