焦爐煤氣中硫化氫的氣相色譜法測定

昝美英

摘 要：對焦爐煤氣中硫化氫含量的測定是焦化檢化驗的重要內容，目前，許多焦化企業都采用氣相色譜來測定硫化氫含量，取得了較理想的檢測效果。該法具有操作簡便，檢驗效率高，受其他物質干擾小的特點，可較為快速和準確地測定焦爐煤氣的硫化氫含量數據，從而為焦化企業的安全清潔生產提供科學的參考和指導。本文對焦爐煤氣中硫化氫含量的氣相色譜法測定進行了探討。

關鍵詞：焦爐煤氣;硫化氫;氣相色譜法;含量測定

氣相色譜法是當前焦化企業測定煤氣硫化氫含量的常用方法之一，通過實踐觀察發現，相比于傳統的碘量法等，氣相色譜法在檢測效率和準確性方面具有明顯的優勢，是一種值得推廣應用的硫化氫測定方法。

1 氣相色譜法檢測的基本原理

氣相色譜檢測的基本原理是利用待測樣品吸附或溶解能力不同，來對待測樣品進行定性和定量分析。氣相色譜系統由盛在管柱內的吸附劑組成，將待分析樣品從管柱一端加入后，不同的硫化物樣品組分由于吸附能力的不同，經過色譜分離柱進入吸附劑和檢測器（FPD）的時間也會有不同。吸附能力強，分配系數小的組分能較快地從色譜柱末端流出，而吸附能力強的組分則相對流出較慢，因而也在記錄儀上留下了不同保留時間的色譜圖。因為硫的濃度與硫化物相應時間成正比，據此則可對各待分析硫化物的色譜峰的大小，在預先做好雙對數校正曲線上找出相應的硫濃度，從而對硫化物進行定量分析，確定其含量。

2 實驗部分

2.1 測量儀器基本參數

氫火焰離子化檢測器（FID）檢測限Mt<2×10-11/sec（n-C16）;檢測器箱汽化室控溫范圍：室溫～350℃;微電流放大器靈敏度：0.5×10-11A FS/1mv6、熱導檢測器（TCD）靈敏度：S≥2500mv.mL/mg（n-C16）;色譜柱恒溫箱溫度范圍：室溫+30℃～300℃;色譜工作站：色譜柱長3m，為內徑3mm不銹鋼制，固定相為GDX403。

2.2 試劑

硫化氫標準氣體，濃度分別為1.2g/m3和4.8g/m3。

2.3 樣品的檢驗測定

①固定相的選擇。硫化氫為酸性氣體，由于固定相GDX系列對于酸性氣體具有較好的分離效果，因而選擇GDX403做為試驗的固定相;

②色譜檢測操作條件的設定。汽化溫度的選擇，氣相色譜汽化溫度取決于待測試樣的揮發性、沸點、高溫穩定性等因素，根據硫化氫氣體的特點，設定汽化溫度為230℃;FPD檢測器溫度的設定為220℃，通過對比實驗，該溫度下檢測器對硫化物檢測具有較高的靈敏性;柱溫選擇100℃;載氣流量20mL/min，壓強35kPa;空氣壓強50kPa，進樣氣量1mL;

③樣品的采集測定。待測氣體采集使用注射器到煤氣管網進行現場采集，采集量為100mL。直接注入20mL樣品進行測定。

3 測定結果分析

3.1 氣相色譜法測定的準確度

在優化色譜條件下，采用對硫化氫加入一定量標準氣體的回收實驗對該方法的準確度進行檢驗，方法準確度為98%～101%。

3.2 精密度實驗

以焦爐煤氣出口現場的取樣樣品和6次測定標準樣品進行方法的精密度實驗，得到標準偏差S為2.1%，相對標準偏差RSD為1.7%，表明精密度理想，數據重現程度良好。

3.3 對比實驗

為比較氣相色譜法與傳統的化學碘量法測定的差異，我們做了多組的對比實驗。實驗結果顯示，碘量法相比氣相色譜法的測定結果略高，最大誤差為0.25g/m3;在測定高濃度硫化氫氣體時，兩種方法中測定結果一致;但在現場采集的較低濃度的硫化氫氣體測定中，標樣的誤差都比較小，最大誤差為0.03g/m3，說明煤氣中存在干擾物質，使碘量法測定結果的準確性受到影響。通過對比實驗發現，對較低濃度的硫化氫氣體檢驗，氣相色譜法的準確率更高。

4 測定結果判定

通過對現場焦爐煤氣的檢驗，發現其主要成分為氫氣和甲烷，此外還有一氧化碳、氮氣和少量的硫化氫。分別采用氣相色譜法和碘量法，對一定含量的標準氣體進行測定，發現二氧化硫對碘量法的測定結果影響較大，測定值波動較大，其原因主要與二氧化硫與碘量法中的鋅離子反應生成亞硫酸鋅沉淀有關，導致測定值普遍偏高，且受二氧化硫含量影響較大。而氣相色譜法的測定值則不受此因素干擾，測定結果更為準確。由于焦爐煤氣中的成分比較復雜，碘量法的干擾因素太多，且硫化氫含量相對減少，因此在測定焦爐煤氣硫化氫含量時，氣相色譜法要更優于化學法。

5 氣相色譜法檢測操作的注意事項

一是要嚴格控制FPD檢測器的溫度和時間，保證溫度升高至100℃以上時，時間超過一小時，以確保氫焰的點燃;恒溫室溫度控制不得超過色譜柱最高溫度，以避免色譜柱的變質和檢測器的污染。為提高檢測的適用性和準確性，針對低濃度樣品測定，可采取提高儀器操作條件，提高高壓的辦法;而對于高濃度樣品測定，可取一定體積待測樣品與空氣混合稀釋后測定。

參考文獻：

[1]劉志源，范菁.影響焦爐煤氣硫化氫含量測定的因素及應對措施[J].江西冶金，2016，36（1）.

[2]寧艷，王純園，吳威.氣相色譜法測定焦爐煤氣中硫化氫[J].化工技術與開發，2004，33（6）.

[3]肖旭東，蘭斌，周尚元.用氣相色譜法分析焦爐煤氣中H2S[J].金屬材料與冶金工程，2007，35（3）.