烟道气组成的快速测定

第22卷第3期分析测试学报

Vol .22No .3

2003年5月FEN XI CESHI XUEBA O (J ourn al of Instru mental An al ysis )M ay 2003

收稿日期:2002-11-29;修回日期:2003-03-18

作者简介:张帆(1968-),女,广东清远人,工程师.

烟道气组成的快速测定

张

帆,成柏春

(广州石油化工总厂检验中心,广东广州510726)

摘要:将Pora p ak 柱、Chromosorb P 柱及5A 分子筛柱串联后再并联,构成一个无阀切换的二维色谱,用于测定烟道气组成;一次进样就可分析烟道气中一氧化碳、二氧化碳和氧气等组分,该法具有分析速度快、重复性好、准确度高的特点,有较大的实用价值。关键词:二维色谱;烟道气;热导检测器中图分类号:O657.7;O659.37

文献标识码:A

文章编号:1004-4957(2003)03-0100-02

在石油化工企业,各大装置的加热炉及锅炉是否有效运行可根据加热炉的热效率进行评价,热效率的计算需要加热炉烟道气中一氧化碳、二氧化碳和氧气的准确分析数据,因此如何快速和准确测定烟道气中一氧化碳、二氧化碳和氧气的含量非常重要,它直接影响石油化工企业装置的正常运行。目前,烟道气的分析主要用气相色谱法,一般需要多根色谱柱及多个阀在较长时间内进行操作

才能完成[1]。作者采用4根色谱柱串联后再进行并联,构成无阀切换的二维色谱[2]。该法操作简便、快速,有较好的重复性、准确性,结果令人满意。

1实验部分

1.1仪器与试剂

HP5890气相色谱仪;热导检测器(TCD )及六通进样阀;1mL 定量管;HP3396积分仪。标准气含量(以氮气作底气):CO 27.96×10-2(φ);O 24.07×10-2(φ);CO 0.51×10-2(φ)。色谱柱1:Pora p ak S 柱,1m ×3.2mm (od ),0.15～0.18mm ;柱2:5A 分子筛柱,1.8m ×3.2mm (od ),0.25～0.30mm ;柱3:Chro -mosorb P 柱,1.8m ×3.2mm (od ),0.15～0.25mm ;柱4:Porapak Q 柱,1m ×0.5m m (od ),0.15～0.18mm 。4根色谱柱串联后再进行并联,其中柱1与柱2串联为一路,柱3与柱4串联为另一路,填装柱子时尽可能使两气路柱子的阻力相同,再用一个六通阀按图1(图为进样状态)相接成一个二维色谱装置。样品通过六通阀,分二路进入色谱柱,气路1经柱3和柱4,分离样品中的空气(O 2、CO 和N 2)和CO 2等组分,在气路1中起分离作用是柱4,柱3主要起调节阻力的作用,使气路1与气路2阻力相等。气路2通过柱1和柱2,分离样品中的O 2、N 2和CO 等组分,在气路2中起分离作用的是柱2,柱1主要是调节出峰顺序,使O 2、N 2和CO 等出峰时间不与空气和CO 2出峰时间相重合。这样,在色谱数据处理机上可得到全组分色谱图。

1.2色谱条件

柱温60℃,恒温2min 后以10℃/min 的速

率升至200℃,保持8min ,检测器温度120℃,进样量1mL ,载气为氩气,柱前压45kPa ,流量18mL /m in ,每个气路流量约9mL /min 。以绝对保留时间定性,用外标法定量。

2结果与讨论

2.1色谱分离条件的选择

根据图1的分离原理,柱3和柱4用于分离CO 2并要首先出峰,柱1和柱2用于分离样品中的

图1二维色谱流程图

Fig .1Flow chart of two dimens ional gas chromatography

a .氩气(Ar );

b .进样(sam p le in j ection );

c .排放(dischar g e );

d .定量管(loo p );

e .柱1(col umn 1)Pora p ak S ;

f .柱2(colu mn 2)5A 分子筛(5A molecular s ieve );

g .

柱3(column 3)Chro _mos orb P ;h .柱4(column 4)p ora p ak Q ;

i .

TCD

第3期张帆等:烟道气组成的快速测定101

图2烟道气色谱图

Fig .2Chromatogram of flue gas

1.air ;

2.CO 2;

3.O 2;

4.N 2;

5.CO

O 2、CO 等组分。为了使两路色谱柱的各组分都能得到很好的分离而又不使两路的组分发生重叠,我们采用不同的柱长、柱温以及柱流量等一系列的试验条件进行优化选择,最后选定1.2项最佳色

谱条件,使烟道气各组分能得到很好的分离效果,整个分析过程在10m in 内完成,各组分出峰顺序如图2所示。

2.2精密度与准确度

用标准样品按上述条件进行5次测定,其测定结果见表1。

2.3重复性及回收率

采集一个样品气,连续平行测定10次,其结果如表2。

表1标准样品测定结果

Table 1Anal y sis results of standard sam p les

Compon en t Cont ent

Fou nd φ/10-2

Avera g e valu e Avera g e d eviat ion

RS D

φ/10-21

2345

φ/10-2s /10-2

s r /%CO 27.817.837.917.957.787.717.850.081.25O 24.204.234.304.114.284.314.250.061.95CO

0.35

0.30

0.390.430.32

0.46

0.380.0618.1

采集一个样品,分别放入两个气袋中,分别往气袋中定量加入2种不同含量的C O 2、O 2和CO 标样进行测试,计算其回收率,其结果如表2。

3结论

本法采用无阀切换的二维色谱,具有流程简单,操作方便等特点;适合于烟道气和烧焦气的分析,一次进样可得到准确和快速分离的效果;分析数据重复性好,精密度较高,回收率在91%～101%之间。

参考文献:[1]庞增义,李洪盛.气相色谱仪及其应用[M ].昆明:云南科技出版社,1989.261-262.[2]

张刚,成柏春.用二维色谱技术测定聚合反应气体组成[J ].分析测试学报,1998,17(4):74-76.

Quick Anal y sis of Flue Gas b y Gas Chromato g ra p h y

ZHANG Fan ,CHENG Bai _chun

(Anal y sis Center ,Guan g zhou Petrochemical Com p lex ,Guan g zhou 510726,China )

Abstract :Components of flue gas wer e determined by two dim ensional chr omatograph free fr om switching valve ,which consisted of four columns of Porapak S ,5A molecular sieve ,chromosorb P and Por apak Q connected by ser ies _p arallel .The contents of com p onents CO ,CO 2and O 2in flue g as can be simultaneousl y deter mined b y in j ectin g sam p le once .The m ethod is sim p le ,ra p id ,re p eatable and accurate .Hence ,it is suitable for p ractical application .Ke y words :Tw o dimensional chromato g r a p h y ;Flue g as ;TCD

表2重复性及回收率的测定

Table 2Anal y sis results of re p eatabilit y and recover y

Component

Average valu e

RS D

Origin al

Ad ded

Recovery

Added

R ecovery

φ/10-2s r /%φO /10-2

φA /10-2R /%φA /10-2

R /%CO 27.751.227.557.96969.9694O 25.182.005.184.071019.7398CO

0.06

19.1

0.06

0.51

93

1.07

91