氣相色譜分析液化氣組成進樣方式改造

李金龍，劉 楠

（1.中海油東方石化有限責任公司，海南東方 572600； 2.海南華盛新材料科技有限公司，海南東方 572600）

隨著石油化學工業的發展，液化氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已越來越受到人們的重視。液化氣組成分析是液化氣常規分析之一，尤其在存在氣分裝置的煉廠，各個組分含量不同的液化氣需要進行組成分析，分析結果是氣分裝置生產調整的重要參考數據。隨著氣相色譜技術的發展，氣相色譜進樣方式也在變化，高壓液相進樣隨之產生。傳統液化氣組成分析采用鋼瓶液相采樣經閃蒸儀氣化后進入氣相色譜分析，該方法存在污染環境、需要大量樣品置換閃蒸儀、閃蒸儀故障和維護、樣品經閃蒸儀后組分可能失真等問題。本文介紹了將閃蒸儀氣相進樣改造為高壓液相進樣閥直接進樣，得到的分析結果重復性好，操作簡單，省去了閃蒸儀的維護和故障維修，對環境和人危害小。

1 儀器和設備

1）色譜儀：具有毛細管柱分流不分流進樣口、定量環、FID檢測器的安捷倫7890A氣相色譜儀。

2）色譜工作站：EZchrom工作站。

3）高壓液相進樣閥：進樣量0.5μL。

4）閥驅動：與高壓液相進樣閥，能驅動其進樣。

5）PCM：壓力控制器，可以分別控制兩路氣體的壓力和流量。

6）阻尼閥：在進樣閥出口處，保證高壓液相進樣閥中為液相。

7）閃蒸儀：能夠使液化氣均勻氣化。

2 試劑和材料

1）5A分子篩或硅膠。

2）氮氣：純度≥99.99%，充分凈化。

3）氫氣：純度≥99.99%，充分凈化。

4）空氣：充分干燥、凈化。

5）液化氣：C2～C5組分。

3 閥圖設計

根據閥圖對儀器氣路和進樣方式進行改造，如圖1—4所示。

圖1 原取樣閥圖

圖2 原進樣閥圖

圖3 改造后取樣閥圖

圖4 改造后進樣閥圖

4 改造過程

1）拆除原氣相色譜儀中的閃蒸儀及連接的 管線；

2）將高壓液相進樣針安裝在高壓液相進樣閥的樣品出口處，并將高壓液相進樣閥和高壓液相進樣針一同插入氣相色譜儀的進樣口；

3）從六桶閥上取下驅動閥，接好空氣氣路，并調節驅動閥的切閥角度，以使高壓液相進樣閥能正常進樣；

4）將高壓液相進樣閥和閥驅動安裝在安捷倫專用的高壓液相進樣閥支架上；

5）在氣相色譜上安裝PCM，并將氣路連接至高壓液相進樣閥的氣體進口，設定好壓力和流量；

6）將接有鋼瓶快速接頭和過濾器的管線連接至高壓液相進樣閥的樣品進口；

7）連接管線從高壓液相進樣閥的氣體出口至阻尼閥，然后連接排空管線；

8）安裝完成后見圖5。

圖5 高壓液相進樣閥安裝

5 儀器設置

1）在氣相色譜中設置PCM，使其被儀器識別；

2）設置新安裝的PCM的流量，使其達到5.0mL/ min；

3）在安捷倫的EZchrome軟件中，添加相關配件并更新方法和保存。

6 參數設置

1）進樣口：分流/不分流進樣口，溫度175℃，壓力4.0psi，總流量187.5mL/min，分流模式，分流比40∶1，分流流量180mL/min，載氣N2；

2）色譜柱：Agilent 19095P-S23 HP PLOT Al2O3 “S”-60℃-200℃（200℃）30m×530μm×15μm，流量4.5mL/min，壓力4.0psi，平均線速度37.36cm/s，滯留時間1.3383min，恒定流量模式，后運行2mL/min；

3）柱箱：初始值60℃，保持時間0min，以15℃/ min升溫至170℃，保持4min，總運行時間11.333 min；

4）檢測器：氫火焰離子化檢測器，加熱器溫度200℃，空氣流量300mL/min，氫氣燃氣流量30mL/min，尾吹氣流量20mL/min，尾吹氣N2；

5）事件：0.01min閥1開啟，1min閥1關閉；

6）信號：信號源前部信號（FID），頻率20Hz/ 0.01min；

7）PCM：PCM C-1 N2，流量50mL/min，恒定流量模式，PCM C-2 N2，壓力10psi，恒定壓力模式。

7 樣品分析

1）打開空氣、氮氣、氫氣閥，調節其氣體至合適壓力；

2）打開儀器主電源，打開電腦，登錄EZchrom軟件，調用分析方法并下載至儀器；

3）待儀器各參數達到設定要求；

4）使用帶有快速接頭的液化氣專用鋼瓶采集 樣品；

5）樣品采回后，連接至樣品進樣管線的快速接頭；

6）調節阻尼閥開度至最大，打開液化氣專用鋼瓶的手閥，使樣品均勻地流過高壓液相進樣閥；

7）一段時間后，關閉阻尼閥，此時，液化氣樣品充滿整改阻尼閥；

8）點擊儀器“開始”按鈕，樣品開始進樣分析；

9）待分析完成后，記錄分析結果；

10）典型樣品色譜圖見圖6。

圖6 典型樣品色譜圖

8 分析結果比對

分別取三種不同組分濃度的液化氣分別在改造前后進行分析，分析比對結果見表1。

表1 改造前后相同樣品分析結果比對

9 結果重復性

改造完成后，取單獨樣品進行多次分析，測試儀器的重復性，分析結果見表2。

表2 相同樣品多次分析結果

10 討論

改造前后各組分的保留時間未發生變化，無需重新定性；液化氣分析定量采用的是歸一化法，只要能夠保證儀器出峰正常，各組分正常分離，進樣量不影響分析結果[2]。個別樣品中可能帶有一定的雜質，需要在進樣前加裝物理過濾裝置，避免堵塞高壓液相進樣閥。

11 結論

采用高壓液相直接進樣的方式，因為取消了閃蒸儀的樣品處理過程，所以沒有閃蒸儀的維護和故障維修過程，也避免了因閃蒸儀造成的樣品失真，同時由于減少了大量的液化氣氣路吹掃，對環境和人比較友好。改造后得到的液化氣分析結果重復性好且與改造前分析結果一致，該改造效果較好。