毛細柱法分析工藝氣中常量二氧化硫

(陜西延長中煤榆林能源化工有限公司 質量監督檢驗中心，榆林 718500 )

工藝氣中含有二氧化硫，對裝置腐蝕比較嚴重，準確的分析數據對工藝參數的調整至關重要[1]。但是工藝氣的水分比較大，用常規的GDX 502、Porapak Q的高分子小球填充分析[2]，水分與二氧化硫無法完全分離，并且水峰拖尾比較大影響二氧化硫峰形，造成二氧化硫分析結果不準確[3]。

本實驗采用氣相色譜毛細管法分析工藝氣中二氧化硫，其中毛細柱采用PLOT Q(填料為聚苯乙烯-二乙烯基苯)，檢測器采用熱導池檢測器(TCD檢測器)進行實驗，從而得到了滿意的結果。

1 儀器試劑

Agilent 7820A氣相色譜儀，配有熱導池檢測器(TCD檢測器)，六通閥、閥的管線和定量管都由廠商進行了防吸附處理；硫化物鋼瓶標準氣(大連大特氣體有限公司)；聚四氟內襯采氣袋(大連海德)；載氣(高純氫)(大連大特氣體有限公司)。

2 實驗

2.1 色譜分析條件(表1)

表1 色譜分析條件

2.2 樣品分析

采用閥進樣，進行標準氣體和樣品分析，建立相應校正表，根據峰高比值和標氣的濃度計算出樣品含量，經試驗該方法二氧化硫的最低檢測濃度為100mL/m3，最高檢測上限5%v/v。

3 結果與討論

3.1 色譜柱的選擇

對于二氧化硫和硫化氫等硫化物的分離，固定選擇十分重要；有關文獻采用GDX 502、GDX 301進行硫化物分析[1]，其采用的色譜柱為高分子小球系列；本實驗采用了高分子小球系列色譜柱Porapak Q 6ft 1/8進行實驗，得出如圖1分析結果；Porapak Q分離效果不明顯，水分拖尾嚴重影響了二氧化碳峰型。

圖1 水與二氧化硫的色譜峰

填充柱長度短無法滿足分離效果，所以要更換較長的色譜柱到達分離效果，準備用毛細柱代替；尋找合適的毛細柱進行實驗，最終選定PLOT Q進行實驗，得出圖2分析結果，PLOT Q水分與二氧化硫完全分離，得到了很好的分離效果，并且硫化氫、羰基硫也得到了很好的分離。

3.2 定量環的選擇

為到達二氧化硫最低檢測限100mL/m3，開始選擇定量環為250CC，結果實驗過程中硫化氫容易柱過載出現“平頭峰”，不符合色譜基礎支持，最后經過不同定量環比對，定量環選為150CC即滿足了最低檢測限又沒有柱過載峰型,如圖3。

圖2 硫化氫、羰基硫、水、二氧化硫色譜峰

圖3 硫化氫、羰基硫峰型、羰基硫、二氧化硫色譜圖

3.3 進樣口及檢測器條件確定

實驗首先選用常用進樣口及檢測器條件，即進樣口溫度200℃、TCD檢測器溫度250℃進行實驗，得到圖4所示結果(以二氧化硫為示例)，進樣口、檢測器溫度太高硫化物不穩定導致保留時間不穩定；通過不斷的實驗最終確定進樣口溫度為120℃、檢測器溫度為150℃，保留時間穩定。

圖4 保留時間不穩定譜圖(以二氧化硫為示意)

3.4 柱箱條件確定

實驗初選采用的升溫條件如表2，硫化氫和羰基硫的分離效果不好；通過實驗確定了最終的升溫條件如表3，硫化氫和羰基硫的分離效果達到了如圖5所示結果。

表2 初選升溫條件

表3 最終升溫條件

圖5 硫化氫、羰基硫、水、二氧化硫的分離效果

3.5 最終結果對比

選用已經確定好的實驗條件進行實驗，對甲醇裝置的克勞斯出口氣取樣進行實驗的結果如表4，對硫化氫、羰基硫、水、二氧化硫的分離效果如圖5所示。

硫化氫、羰基硫、二氧化硫的相對標準偏差，符合JJG 700-1999氣相色譜儀檢定規程中TCD檢測器定量規定的相對標準偏差小于3%。

表4 實驗結果 %v/v

4 結論

本實驗色譜儀進樣口溫度選擇120℃、檢測器溫度選擇150℃確保了分析結果保留時間的穩定性。色譜柱選用毛細柱PLOT Q(填料為聚苯乙烯-二乙烯基苯)，水與二氧化硫完全分離，杜絕了水峰拖尾影響二氧化硫；且硫化氫、羰基硫也有很好的分離效果。