論在線氣相色譜分析儀的應用

孫春霞

摘 要：在本文中，根據實例，對在線氣相色譜的原理和特征進行了相應闡述，分析了其采樣和預處理系統、快速回路系統、色譜分析系統以及信號傳輸系統。

關鍵詞：在線氣相色譜；色譜分析系統；信號傳輸系統

中圖分類號：TH833 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0155-01

當開展石油化工生產的時候，要對生產產量和品質進行相應提高，通常情況下都對中間產品和產品的組分進行了相應分析。在線色譜儀的優勢是非常突出的，其分析的準確度頗高，同時所分析的數據具有實時性，因此，將其廣泛應用在石油行業中。氣相色譜分析儀的組成主要包括四個部分，分別是采樣和預處理系統、快速回路系統、色譜分析系統以及信號處理系統。

1 在線氣相色譜的原理和特征

首先對在線氣相色譜的原理進行相應闡述，主要是被測介質在色譜柱中分離的過程。在已經混合的被測氣體，用一定的壓力和流量連續通過固定相的時候，被測氣體的多種物質和色譜柱進行多次吸附和解析等。各類物質的多種因素都是存在差異的，主要包括蒸氣壓、分子大小和化學結構等等[1]。所以，不同組別的色譜柱中的運行速度是有區別的。在經過了一定柱長之后，被測氣體中的多種組分被先后分離開來，按照相關順序從色譜柱的末端流出來，然后進入到檢測器中，在檢測器中完成檢測之后會形成色譜圖。同時，檢測器會將分離之后的不同組分的濃度進行轉換，使其成為電信號，緊接著會進行數據處理，從而檢測出混合物的組成和濃度。

然后，對在線氣相色譜分析儀的特征進行相應說明，主要包括四個方面的內容。其一，其靈敏度較高，能夠對ppm和ppb級的組分含量進行有效檢測。其二，選擇性較高，能夠對性質非常接近的組分進行分離。其三，在應用過程中，需要應用非常少的試樣量，通常情況下所用的試樣量只有幾毫升，液樣的需求量也只有幾微升。其四，能夠在多種領域中對其進行充分應用，不只可以對比較低含量的氣、液體等進行響應分析，也能夠對較高含量的氣和液體進行相應分析，組分含量對其的影響和限制是幾乎不存在的。正是因為上述特征的存在，在線氣相色譜分析儀的主要服務對象是多組分而且組分含量變化的樣品，可以對不同組分濃度進行分析。

2 采樣和預處理系統

在過程氣相色譜儀中，采樣和預處理占據著至關重要的位置，是其重要組成部分。對于過程氣相色譜儀是否能夠實現工藝樣品的連續分析和長周期穩定運行來說，采樣和預處理系統的運行好壞是其決定性因素。很多在線氣相色譜儀的應用率是非常低的，其作用和功能得不到有效發揮，在出現此種情況的原因進行分析之后，從中發現并不是因為儀器本身出了問題，主要是因為采樣和預處理系統出現了故障，所以，相關工作人員必須充分重視該問題[2]。

在線氣相色譜儀通過取樣裝置連續將工藝品從生產管道或者是容器中取出，經過預處理之后進行特定組分或者全組分的分析。預處理有其重要目的，首先需要保證不失真，在此前提下，將樣品處理干凈，然后將其送入到色譜儀中，從而為色譜儀的正產運行提供重要保障。

采樣預處理系統的主要操作是，對樣品的多種成分進行相應處理，主要包括壓力、溫度和有害成分等，同時分析儀對其有著相應要求，通過處理使其成為符合相關要求的樣品。在對采樣預處理系統進行實際應用的時候，一般需要經過四個過程，分別是過濾、減壓、調溫和汽化[3]。通過取樣探頭實現樣品進入預處理箱的操作，在完成這一步操作的之后，對手動和自動的切斷閥進行設計，其主要的功能是正常系統維護和事故緊急切斷。然后再經過三通閥和過濾器進入到蒸發器中。三通閥的主要作用是，當進行系統維護的時候，利用氮氣對整個采用管路進行吹掃。過濾器的主要作用是對樣品中的機械雜質和固體微粒進行清掃。蒸發器的主要作用是對樣品減壓加熱和汽化處理。當采樣得到的樣品是氣體的時候，就將其改成減壓閥，對樣品壓力進行適當調整，使其能夠同分析儀的工作壓力相契合。在蒸發器之后需要對壓力開關進行設置，將其應用于高壓連鎖保護。在因為減壓閥故障導致下游壓力大于采樣系統設計壓力的時候，需要立即將其切斷。除此之外，還需要對安全閥進行有效設置，將其應用在連鎖失誤時對下游采樣系統進行保護。

3 快速回路系統

對于在線氣相色譜分析儀來說，在實際的應用過程中，所需要的樣品是極少的，工藝測量的響應時間是有著相應要求的，為了對其進行有效滿足，需要對快速回路進行充分應用，從而在一定程度上提高采樣管線的流速。快速回路系統箱的設置位置通常是在小屋附近。已經夠采取到的樣品在通過快速回路過濾器之后，大部分會返回到工藝系統，只將色譜分析儀需要的樣品量送入小屋[4]。一般情況下，吹掃氣是氮氣，其主要作用是當進行系統維護的時候，將殘留在采樣管線中的工藝介質吹到安全區域。

4 色譜分析系統

要在一定程度上節省投資基金，很多情況下都需要對一臺在線氣相色譜儀進行相應應用，在其中對多個流路工藝品進行分析。在此情況下，需要對多流路的樣品處理系統進行相應應用。不同流路的預處理系統都是需要保持獨立的，主要是因為不同樣品采集點的工藝條件存在一定差異，預處理的要求也都是不同的。在對不同流路樣氣在預處理之后經過多路閥組，從而匯集到一根公共管線，然后將其供給分析單元。每一種樣氣經過一個三路的電磁閥組進入到公共管線。在樣品其進入到公共管線的時候，樣品2、3和4都會流入火炬氣收集管，將其排到火炬。同時，多路閥組還能夠標定氣進入分析單元的量進行有效控制。

在多流路都應用同一臺在線氣相色譜分析儀的時候，需要對測量周期是否滿足工藝需求進行全面考慮和分析。在對色譜分析儀本身的測量時間、采樣和樣品處理時間以及采樣管路吹掃時間進行相應考慮之后，可以得出每個流路的測量時間大致是15分鐘。樣品組分和測量要求有著相應差異，針對此種情況，可以得出測量時間也是存在差異的。通常情況下，測量時間受到樣品組分和測量組分的的影響，在樣品組分復雜度越高并且要求測量的組分越多的時候，時間會越長。

5 信號傳輸系統

在線氣相色譜分析儀的應用范圍是被測樣品組分復雜度高、要求測量組分的數量多以及要求測量的組分含量很低的測量狀況。因為在線氣相色譜分析儀的價格是比較高的，因此在工程項目中通常情況下多個流路會共同應用一臺分析儀。當每一個流路要求對十個組分進行測量的時候，四個流路同時應用四十個組分。當有十臺色譜分析儀的時候，所需要傳輸的測量值有四百個。在線氣相色譜分析儀有其工作特點，正是因為如此，決定了其測量的滯后性。所以，當對信號進行傳輸的時候，對實時性的要求是比較低的，同時需要傳輸的數據量較大，因此，色譜分析儀的測量值通常情況下會對總線的信號傳輸方式進行充分應用。應用率最高的總線通訊協議是Modbus 485或者是Modbus TCP/IP。在線氣相色譜分析儀的復雜度是比較高的，同時對維護工作也有這較大要求，因此一般情況下在小屋中會設置一臺工作站，主要應用在開車調試和系統維護上。經過色譜分析儀測量所得到的數據需要將其傳輸到全廠DCS系統中，操作員用來監控和報警。從參與控制的被測組分來說，要為信號的可靠性提供重要保障，需要充分應用4-mA模擬量硬線傳輸。

6 結語

在本文中，將在線氣相色譜分析儀作為主要對象，對其不同系統的功能與設計進行了相應分析和研究。要對在線氣相色譜分析儀工作的穩定性和安全系統進行有效保證，必須重視系統功能，使其得到充分發揮。除此之外，還要重視小屋等輔助系統的功能和作用，使之與主系統相配合，為在線氣相色譜分析儀的正常工作提供重要支持。

參考文獻

[1]王艷麗.在線氣相色譜分析儀的應用[J].儀器儀表用戶，2017，（08）：53-55+32.

[2]徐磊，耿嘉陽，蘇源，黃偉.高純氣體中微量氧的測定方法[J].化學與黏合，2016，（04）：303-305.

[3]李春玉.在線氣相色譜測定園區中特征污染因子研究[J].環境科學與管理，2013，（07）：149-151.

[4]俞國偵.乙二醇裝置在線氣相色譜分析儀和質譜儀的應用[J].石油化工設計，2013，（02）：33-34+37+68.