组成一定的多个气体的快速分析方法

组成一定的多个气体的快速分析方法

【摘要】本文介绍了一种组成一定的多个气体的快速测定方法。在双系统自动阀进样色谱仪上，通过阀控制，利用样品各组分流出色谱柱的时间间隙，找出二次进样时机，达到双系统短时间内完成4个样品的测定，提高了分析效率，及时满足了生产工艺要求，同时也极大地发挥了现代分析仪器的作用。

【关键词】气体快速分析色谱仪双系统自动阀

我公司是生产甲醇的大型煤化工企业。在生产过程中有大量的工艺气体需要分析测定，而这些气体的组成相对比较稳定，主要有：n2、co、ch4、co2、h2等。在化工行业，工艺气体控制分析相当关键，为了及时给工艺车间提供准确的过程控制数据，要求分析必须快速、准确。由于我公司工艺气体样品量大，单系统色谱分析较为耗时（分析一个气体需要12min左右），给分析和工艺带来了困扰。为了较好的满足了生产的需要，急需要添加色谱仪或改进方法以适应工艺需求。考虑到我公司采用了先进的德士古水煤浆加压气化技术，后续工艺气体较为干净，气体组分较为简单，气体稳定，而且在每次进样分析时谱峰之间存在较大时间间隙，我们初步设想在此间隙进行二次进样，以达到快速测定目的。

1 色谱定性基础知识简介

色谱分析仪对物质的定性通常使用保留时间和纯物质对照两种方法进行确定。色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。目前各种色谱定性方法都是基于保留值的。通常使用相对保留时间（简称保留时间）作为定性指标之一。在明确样品的来源、组成、性质、分析目的的基础上，对样品组成作初步的判断，再结合纯物质对照法则可确定色谱峰所代表的化合物。

对于我公司各种中间控制气体来说，其组成是可知的，在各组分的保留时间获得后，再根据标准气进行对照即可确定其组成和含量。当色谱仪的载气流量、柱温一定后，各种气体中的组分的保留时间就唯一的、确定的。

2 设备及实验条件2.1 设备

安捷伦gc6820气相色谱仪（双系统配置自动六通阀）。

色谱柱：tdx—01（ss）填充柱（规格2m×1/8’，80-100目），2根。

检测器：tcd检测器（带epc） 2套。进样口：吹扫填充柱进样口 2套。

2.2 实验条件

柱温：100℃恒温；进样口温度：100℃；检测器温度：160 ℃

运行时间：14.00 min；数据采样频率：20 hz；载气：h2

进样阀驱动时间：0.02min 阀 1 开0.45min 阀 1 关

3 双系统四个样品同时分析的思路来历3.1 中间气体分析项目多、频次高

在我公司原始开车之初，要求分析的项目较多、频次较高，如：粗煤气、变换气、合成净化气、合成塔进口气、合成塔出口气、合成循环气、驰放气等多种气体，其组份主要为n2、co、ch4、co2、h2，只是含量高低不同。

3.2 使用gc 6820单系统分析用时较长

在一期原始开车期间，我们用gc 6820单系统色谱仪分析样品，不论选用tdx-01柱，还是13x填充柱，要达到较好的分离效果，完成一个样品的检测，均需要12min左右的时间，因此在项目多、频次高时，常常无法及时完成任务，特别是在工艺系统调整时更是如此。

3.3 手动进样，保留时间重复性差

我们初期使用的色谱仪，配置为手动平面六通进样阀，保留时间因人而异，人工手动控制，存在一定的时间差，无法实现连续二次进样。

初步思路：配置自动六通进样阀能实现连续进样。单台设备双系统在条件相同时可同时分析两个样品。如果利用谱峰间隙进行二次进样则可以短时间内完成四个样品分析。初步确定可以配置双系统自动阀的色谱仪。在后期设备订购时，我们考虑到这一点，配备了一台双系统自动六通阀进样的gc6820色谱仪，以满足工作需要。

4 双系统二次进样时机的确定及四个样品同时分析的步骤

我公司采用了先进的德士古水煤浆加压气化技术，后续工艺气体较为干净，气体组分较为简单，气体稳定，而且在每次进样分析时

谱峰之间存在较大时间间隙，我们计划在此间隙进行二次进样，以达到快速测定目的。

对于我公司各种中间控制气体来说，其组成是可知的。当色谱仪的载气流量、柱温一定后，各种气体中的组分的保留时间是唯一的、确定的。在各组分的保留时间获得后，再根据标准气进行对照即可确定其组成和含量。

4.1 单个样品（新鲜气）组分保留时间的测定

因为我们所分析的样品为永久性气体，且组成简单，在参数设定上，我们直接选择了常规的色谱仪操作参数，具体见上述实验条件（初期进样未进行阀二次驱动设置）。按上述参数测定新鲜气的标准气，得到下列色谱图1所示：

4.2 寻找第二个样品进样的最佳时间

根据观察第一个样品各组份的保留时间知道，在co与ch4之间有3.14min的时间差，而n2与co两峰的总宽大约为1.0min，因而，在第一个样品的co与ch4之间可以保证顺利而且能得到很好分离度的第二个样品的n2与co两峰，且它俩的总宽也应该保持为

1.0min左右；而n2与ch4两峰的总宽大约为3.637min；第一个样

品的ch4峰与co2峰之间的时间差为5.406min，因而，理论上可以将第二个样的n2、co两个峰设计到第一个样品的co和ch4之间，将第二个样品的ch4峰设计到第一个样品的ch4峰与co2峰之间，将第二个样品的co2峰设计至第一个样品co2完全出峰后。经过反复试验，在第一个样品进样后1.5min，开始进第二个样品，这样就可以在13min内完成两个样品的分析，同时可以得到最佳分离效果。与单台色谱分别分析两个样品相比可缩短分析时间约10min。

在单系统单个样品分析的基础上，我们对色谱阀驱动参数进行了更改，具体设置如下：（其余参数未变）