气体分析方法

开、停车过程气体分析方法
1. 、系统置换分析
1.1各系统的置换开车时，以惰性气或N2置换设备内空气，而停车是以惰性气或N2置换设备中有毒有害可燃气气体。

在系统开车前，因管道及设备内充满空气，与煤气混合物易发生爆炸，同时空气中O2会使触媒生温过程中发生氧化现象，因此开车前，必须用合格的惰性气体N2将空气置换出来，取样动作要快，分析时间要短，不然影响开车进度。

1.1.1取样
用球胆取样前先用氮气或空所置换球胆内的气体1~2次，每次不可将球胆内气样全部压出，即球胆内保持正压，以免造成负压吸入空气，置换后即可取样，取样后应立即分析；若气温较高，可用流水冷却后分析，放置时间不宜过长，以免试样与外界空气通过球胆相互渗透引起偏差。

1.1.2气体取样要求
气体分析得到正确的分析结果，取样尤为重要，必须量取的气体有代表性，生产中气体是不断流动的，气体的组成也不断的变化。

大气中的氧含量21%就很容易把空气带入球胆影响分析结果。

1.2仪器的安装及吸收剂的配制
1.2.1双球吸收管：总容积100mL、上球容积25ml、中球容积35ml、
下管容积40ml、下管的40ml分为400小格
1.2.2气体吸收瓶：每套有五个鼓泡式、列管式气体吸收瓶，吸收
效果良好，鼓泡部分不会夹有气泡以致影响吸收的准确度。

1.2.3爆炸瓶：每套一只，式样与吸收瓶相同
爆炸瓶的维修方法：在使用一段时间后，由于铂金丝被油污染沾污，可能使气体不能爆炸。

可取下洗净、烘干，冷后加入适量乙醚，倒置放一夜，放出乙醚，干燥后放入浓硝酸浸泡数小时，放去硝酸洗净：再注入洗液放置一夜，放出洗液，洗净即可恢复使用。

1.2.4火花发生生器：有6v发火线圈、10v变压器，结构紧凑可靠，
用220v交流电做电源，由按扭来控制发火，要求慢缓速放容易发火。

由于引入的是交流电，故发火率约80%左右。

1.2.5安装要求
1.2.5.1洗净装置各部件
新购置的气体分析析仪器，必须用铬酸洗液进行洗涤，然后用自来水，蒸馏水冲洗。

1.2.5.2安装
将洗净的气体分析仪器各部件干燥后按要求连接安装好，所有的旋塞都必须抹凡士林，使其能灵活转动，旋塞孔道中不能落入凡士林。

1.2.5.3装好吸收剂
根据测定成分的不同，在每个吸收瓶中装上所需不同的化学吸收剂（由吸收瓶的进气口注入），并在每一吸收瓶的进气口用液体石蜡封闭好。

水准瓶和爆炸瓶的进气中注入封闭液，量气管水套中注入水。

1.3严密性检验
1.3.1正压法
在量气管内采集玻璃体部分空气，关闭与量气管连通的考克后，将水准瓶高举或放在框架上，如果仪器整体是严密的，则量气管内封闭液的液面稍有上升后而固定于一点，若液面继续上升，即说明有不严密之处，应检验各吸收瓶考克是否漏气（若漏气则吸收瓶内液面下降），同时检查各接头处橡胶管是否良好及与量气管连通的老克是否严密。

1.3.2负压法
于量气管内采集少量空气，关闭连接量气管的考克，将水准瓶降低位置，若仪器是严密的，则量气管内液面稍有下降后固定于一点，若液面继续下降，证明有不严密之处，应检验各吸收瓶液位是否有上升现象，各接头橡胶管连接是否严密，与量气管连通的考克或排空考克等处是否严密。

1.4吸收剂的配制
1.4.1CO2吸收剂
330g/IKOH每次配制1000ml：取KOH330克溶于蒸馏水中，稀释至1000ml，亦可根据需要量配制。

注意事项：固体KOH溶解时产生大量热，所用容器须耐热耐蚀，贮备液若贮存玻璃瓶时，内壁须涂一层石蜡，配制时注意勿要灼伤或腐蚀衣物。

1ml大约能吸收40ml CO2
1.4.2 O2吸收剂———焦性没食子酸钠（或钾）溶液
第一法：
甲液：称取KOH200g，溶于1000ml蒸馏水中。

乙液：粗天平称取焦性没食子酸330g，溶于670ml蒸馏水中，稀释至1000ml，封闭于棕色试剂瓶中贮存。

将甲乙两液体等体积混合后，即可使用。

溶液配成后，应迅速隔绝空气，以免降低吸收能力。

第二法：
甲液：焦性没食子酸11%――焦性没食子酸5g蒸馏水45ml
乙液：KOH39%---KOH48g，蒸馏水32ml
4倍，（45+32）×4=308ml
照此配比，每ml溶液约能吸必20ml氧气，用KOH配制的活性较高，上面两种配法，均不宜于15℃以下操作，低于15℃吸收O2能力降低。

1.4.3 CO吸收剂
氨性Cu2Cl2
称取NH4C1250g溶于750ml热水中，冷却后，加Cu2Cl2200g移入带塞的瓶中震荡使之溶解，加入紫铜丝几束，静置呈透明后使用，使用时每150ml中性Cu2Cl2溶液，加25%氨水50ml。

液面应立即用液体石蜡封住。

该溶液1ml能吸收CO约16ml，此溶液吸收O2的能力很强，故当溶液混合后，应防止与空气接触。

用氨性氯化亚铜溶液吸收CO之特点，可以结合成稳定的化合物，唯其在吸收
CO后，在分析气体中有残余氨气，必须用10%H2SO4洗涤后，在衡量读数。

再生：将氨性废铜液加紫铜丝后，在80℃的水溶液中加热1-2小时，瓶口装以冷凝回流器，使逸出的CO气体导至室外，加热时间据废液多少斟酌决定，补加浓氨水后放置数日，即可应用。

1.4.4封闭液
水准瓶用封闭液为5%H2SO4加Na2SO4或NaCI使成饱和溶液，加甲基橙指示剂数滴至微红色，由于甲基红用酒精配制，会造成分析误差，勿用。

2. 原料气分析
2.1分析原理
利用某些气体组成，能被具有能力的试剂将气体混合物之各组成部分加以顺序吸收，根据吸前后气体体积的变化，计算出气体的组成。

对另一些组成可加入部分氧气，使其爆炸或燃烧，根据燃烧前后体积变化及生成可被某吸怍剂所吸收的组分，从而计算得出。

1.其吸收反应如下
1.1 C02采用KOH溶液吸收
CO2+2KOH===K2CO3+H2O
1.2 .O2采用焦性没食子酸钾溶液吸收
C6H3（0H）3+3HOH===C6H3（0K）3+3H2O
2C6H3（OK）3+1/202===（OK）3C6H2-C6H2（OK）3+H2O
1.3CO2采用氯化亚铜氨性溶液吸收
CuCL2+CO===CuCL2·2CO（不稳定）
CuCL·2CO+4NH3+2H2O===2NH4CL+2Cu+（NH4）2C2O4
氨性氯化亚铜放出的氨再经酸性水吸收
2NH3+H2SO4===（NH4）2SO4
2 操作步骤
样气送入第一CO2吸收瓶吸收（半水煤气5次左右），至读数不变，记读数为D1,余气送入第二吸收瓶吸收O2，吸收至读数不变为止，记读数为D2，余气在送入CO第一吸收瓶吸收几次，然后再送入CO第二吸收瓶吸收几次，最后送入酸性水吸收瓶吸收至读数不变为止，记读数为D3，最后排放余气，正确留下25ml，混合75ml 空气，使成为100ml,送入爆炸瓶，爆炸后记读数为D4，爆炸后气体经CO2吸收瓶吸收至读数不变为止，读数为D5。

3 计算方法
3.1 H2与CH4同时爆炸计算
CO2%=100-D1 （A）
O2%=D1-D2 （B）
CO%=D2-D3 （C）
CH4%=VCO2×D3/25 （D）
注：因吸收CO时间太长，为适应生产需要，一般不分析CH4，当采用CO与H2同时爆炸时，即当吸收O2后，省去吸收CO的步骤，直接取余气混合空气进行爆炸。

读数原D4，D5则为D3，D4。

H2%=2/3×（C-2VCO2）×D3/25 （D）
（N2+AR）%=100-（CO2+O2+CO+CH4+H2）（E）
注：C——爆炸缩减体积，C=100-D4 VCO2——爆炸后吸收的CO2体积，VCO2=D4-D5
对上述计算的解释
（A）——（C）是吸收减少体积，为直接差减法计算
根据爆炸反应
2H2+O2=2H2O（1）
体积 2 1 0
CH4+2O2=CO2+2H2O
体积 1 2 1 0（2）
在反应（1）式中2体积的H2和1体积的O2生成微乎其微体积的水，前后体积缩减总和是3，而氢占其中2，即缩减体积为[3/2V*H2]（设V·H2为爆炸前混合气体中H2的体积。

）
在反应（2）中，反应前后体积缩减为：1+2-1=2，每1份体积相当于反应生成的CO2的体积。

所以反应（2）体积缩减[2VCO2] 故爆炸后体积总缩减为C=3/2V·H2+2VCO2，由此而得
V·H2=（C-2VCO2）×2/3
在换算到稀释前原样气中H2的体积（即H2%）；须再乘以稀释倍数D3/25即
CH4%=VCO2×D3/25
H2%=2/3×（C-2VCO2）×D3/25
3.2CO与H2同时爆炸计算
CO2%==100-D1 （A）
O2%==D1-D2 （B）
CO%==VCO2×D2/25（包括CH4含量）（C）
H2%==2/3×（C-1/2VCO2）×D2/25 （D）
（N2+Ar）%=[100-（CO+CO2+O2+H2）]% （E）
注：C——爆炸缩减体积
VCO2——爆炸后吸收的CO2体积
对上述计算的解释
根据爆炸反应
2H2+O2=2H2O（1）
体积2 1 0
2CO+O2=2CO2（2）
体积 2 1 2
在反应（1）式中，2体积H2和1体积O2生成微乎其微体积的水，前后体积的缩减总共是3，而H2占其中2，即缩减体积为[3/2V·H2]（设V·H2为爆炸前混合气体中H2的体积）
在反应（2）式中，反应前后体积缩减为2+1-2=1，所以反应（2）式体积缩减为
[1/2VCO2]。

故爆炸后体积总缩减为C=3/2V·H2+1/2VCO2，由此而得
V·H2=2/3（C-1/2VCO2）×D2/25
CO%=VCO2×D2/25
4. 注意事项
4.1吸收必须按顺序进行，不可颠倒，因焦性没食子酸钾可以吸
收CO2，O2；氯化亚铜可以吸收O2，CO，重烃。

每进行一项
吸收必须吸收至恒量读数，每次读刻度前后时间应尽量一
致，当使用两个吸收瓶吸收同一组份时，应先用旧吸收剂，然后再用新吸收剂吸收至恒量读数。

如旧吸收剂吸收效率小
于该组份总量的50%时，应更换新吸收剂并将原旧吸收瓶位
置更换。

4.2爆炸瓶（或燃烧瓶）外面包裹铜丝网，以防爆炸伤人，燃烧
时不能将封闭液淹没铜丝，以防炸烈漏气，爆炸时，用手按
住考克，以防考克冲出去。

4.3分析室温应保持15℃以上，否则，焦性没食子酸钾吸收效率
降低，造成误差。

4.4梳形管与吸收瓶之间连接应尽量紧密，减少间隙。

4.5更换焦性没食子酸钾时，先加入20克邻苯三酚，在加入
200ml33%KOH，注入吸收瓶后，再加入液体石蜡油20ml左右，密封隔绝空气，氨性Cu2Cl2吸收剂亦用液体石蜡油封住。

4.6各吸收瓶液体不能冲出规定刻度而到梳形管，以免影响正确
性。

4.7各玻璃体不许存有油污，特别是爆炸瓶（燃烧瓶）和量气管
中要经常保持清洁
4.8爆炸瓶的铂金丝若沾有油污时，不爆炸，应清洗或通电燃烧，其方法如下；把爆炸瓶取下，在6V电压处接出两根导线。

一根插入水银柱，一根细铜丝由考克插入与同侧一跟铂金丝端点接触，组成回路，通电燃烧呈亮红色。

若接触不燃，用铜丝轻轻磨擦铂金丝端点油污，继续燃烧，烧好后，调节铂金丝距离在1mm左右。

正常情况下爆炸瓶不爆炸的原因
4.8.1电容器受潮，铂金丝有油污，铂金丝距离过远或过近，电
路不通或接触不良。

4.8.2用白煤制气时，可能重烃（CnHm）含量高，可在KOH吸收瓶后装饱和溴水吸收瓶，用以吸收重烃，或用Ag2SO4吸收剂等，如溴与乙烯，乙炔的反应
CH2==CH2+BR---CH2BR-CH2BR
但吸收后放出溴蒸汽，再经碱吸收除去溴。

5.安全分析控制参考指标
O2%（V/V）：20～21%
H2%（V/V）：<0.2%
CO2%(V/V):<0.1%
NH3<30mg/m3
CO<30mg/m3
H2S<10mg/m3
3. 动火分析
1 新鲜气、循环气中H2、CH4的测定
1.1原理：样气中的氢气和甲烷在加入适量空气后通电爆炸生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳用氢氧化钾溶液吸收，根据爆炸减少的体积和生成二氧化碳的量计算出氢气和甲烷的含量。

2H2+O2=2H2O CH4+2O2=CO2+2H2O 2KOH+CO2=K2CO3+H2O
1.2分析仪器及试剂
奥氏气体分析仪一台氢氧化钾溶液330g/l
1.3操作步骤
首先做气密性检查，在量气管内采集部分空气，关闭量气管连通的考克后，将水准瓶高举在框架上。

如果仪器是严密的，则量气管内封闭液的液面稍有上升后而固定于一点，若液面继续上升，则说明有不严密之外。

应检查各吸收瓶是否漏气，若漏气，则吸收瓶内液面下降，同时检查各接头处橡胶管是否良好，与量气管连通的考克是否严密。

确认不漏气后先用样气置换奥氏仪2—3次，取样25ml，空气75ml，压入爆炸瓶通电爆炸，再压入量气管读收缩体积V，然后余留气体送入KOH吸收瓶，吸收4—5次，读出量气管内气体体积。

1.4计算
H2=8/3(V-2V CO2) CH4%=4V CO2
式中：V－混合气体在爆炸时失去的体积
V CO2－KOH 吸收后减少的体积
1.5注意事项
1.5.1分析前顺序检查仪器是否漏气、考克转动是否灵活。

1.5.2 检查电器线路接头是否良好，并试验有无电火花产生。

1.5.3吸收顺序不可颠倒，必须按顺序吸收CO2、O2、CO。

1.5.4爆炸时要用手按住考克。

1.5.5吸收瓶内不许有气泡存在，梳形管内不许有气体存在。

1.5.6爆炸瓶内的铂金丝不许有污物粘附。

否则将引起导电不良而发生爆炸影响分析进行。

1.5.7样气必须用工业硫酸除去NH3。

1.5.8样气流速不宜过大，以防冲破仪器不便取样。

2.？还原气氢气的分析（高、低含量分开）
2.1方法提要：氢气能在空气中燃烧生成水，体积发生缩减。

根据体积缩减，可求出氢气的含量。

2.2试剂和材料
2.2.1硫酸封闭液5%(m/m)
2.2.2奥氏气体分析仪
2.2.3 球胆
2.3分析步骤
用气体充分置换奥氏仪3-4次，置换合格后，取气样25mL，用空气稀释至100mL，先将气体打入爆炸瓶试爆，如不爆炸则将气体全部排入燃烧瓶。

通电燃烧，借助水准瓶使气上下循环至白烟散尽(大约5-6次)，切断电源，冷却7-8次，读取余气体积。

注：2.3.1分析前必须检查奥氏仪的气密性，气密检查合格，方可进行分析。

2.3.2燃烧过程中，封闭液面不能接触加热状态的铂丝，以免
铂丝受冷激，以免损坏。

2.4.计算
气样中氢气的含量×(V/V)按下式计算
X%=(100-V)×2/3×100/25=(100-V) ×8/3
式中： V 燃烧后余气的体积ml
2.5允许差
两次平行测定结果之差不能大于0.02%(V/V),结果取其平均值，小数点按“进尾法”取一位有效数字
2.6补充说明
本方法适用于只有氢气的可燃气体的场所分析。

五．净化系统气体分析方法
1.气体组份分析
1.1 范围
本方法规定了奥氏仪法分析气体(包括半水煤气、变换气及尿素混合气、净化气和原料气)成份的测定原理，仪器试剂，测定步骤，结果计算和注意事项等。

本方法适用于造气、变换、脱碳、尿素工段原料气的生产控制分析。

1.2 原理
根据被测定气体成份的化学特性，分别采用不同的气体吸收剂，或加入部分空气，使其燃烧或爆炸，根据吸收或燃烧前后的气体体积变化，而计算出各组分的含量。

其反应方程式如下：
1.2.1 CO2的吸收 2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O
1.2.2. C6H3(OH)3+3KOH=C6H3(OK)3+3H2O
4C6H3(OK)3+O2=2(KO)3C6H2·C6H2(OK)3+2H2O
1.2.3 CO的吸收
Cu2Cl2+2CO=Cu2 Cl2·2CO
Cu2Cl2·2CO+4NH3+2H2O= 2NH4Cl+2Cu+( NH4)2C2O4
2NH3+H2SO4=( NH4)2SO4
1.2.4 CH4、H2、CO的爆炸
CH4+2O2=CO2+2H2O 2H2+ O2= 2H2O 2CO2+ O2=2CO2
1.3 仪器奥氏气体分析仪
1.4 试剂
1.4.1 25%NaOH溶液
1.4.2 30%焦性没食子酸钾溶液
1.4.3 氨性Cu2Cl2溶液
1.4.4 5 %H2SO4
1.5 测定步骤
1.5.1 用样气对仪器进行置换三次,准确取样气100ml.
1.5.2 样气送入CO2吸收瓶,吸收至读数不变，记下余气的读数为D1
1.5.3 余气送入O2吸收瓶，吸收至读数不变，记下余气的读数为D2
1.5.4 如果CO用吸收法，则将上述的余气送入CO吸收瓶，先用第一瓶吸收
液氨性Cu2Cl2溶液吸收，后打入第二瓶较新鲜氨性Cu2Cl2吸收液吸收至
读数不变，再用5%H2SO4酸性水吸收瓶吸收氨性气体至读数不变，记下
余气的读数为D3。

1.5.5. 准确留取余气25ml，加入75ml空气，送入爆炸瓶爆炸，记下气体爆炸
后缩减数为D爆。

1.5.6 余气送入CO2吸收瓶，吸收至读数不变，记下爆炸后吸收的CO2体积数
为D反
1.6计算
1.6.1 CO吸收,H2与CH4二元爆炸法计算
CO2%=100－D1
O2%=D1－D2
CO%=D2－D3
H2%=2/3×(D爆-2D反 )×D3/25
CH4%= D反×D3/25
1.7 注意事项
1.7.1 吸收顺序不能颠倒。

1.7.2 由于吸收溶液或封闭液释放出上次分析时所吸附的气体，也会引起较
大误差，所以同一套仪器最好只用于分析具有同样组成的气体，否则需换装新的溶液。

1.7.3 对仪器应加强维护，室温应不低于150C，以防焦性没食子酸钾吸
收效果不好；为防止引爆装置受潮、油污，电火花发生器可采用体积小的电子点火器代替；爆炸瓶的外部应用钢丝网包扎，爆炸时用手指按住考克，以免体积外泄，造成分析误差，各磨口部分及旋塞应经常擦洗，并涂抹润滑剂，以防漏气与粘接；操作时，要严防吸收液冲入梳形管内，否则应及时用水冲洗干净；当吸收液吸收率下降时应及时更换；操作中注意吸收瓶和爆炸瓶的液面高度吸收前后应保持一致。

1.7.4 爆炸瓶铂金丝久用沾有油污时，可采用下列方法之一处理。

1.7.4.1 电解法：在爆炸瓶内装入5%--10%NaOH电解液，将爆炸瓶的两根铂
金丝分别接至6—9V直流电源的正负极，通电进行电解，电解期间交换
2—3次正负极，直至油污和炭渣除净为止。

1.7.4.2 纯氧燃烧法：用球胆从氧气瓶减压阀出口取得纯氧，再将100ml纯
氧压入爆炸瓶内，通电使其燃烧，瞬间便可消除，如若一次末除净，可
重复一、两次。

1.8 吸收液的配制方法
1.8.1.CO2吸收剂
25%N a OH：取N a OH250克溶于蒸馏水中，稀释至1000ml。

1.8.
2. O2吸收剂的———焦性没食子酸钠（或钾）溶液
甲液：称取KOH200g，溶于1000ml蒸馏水中。

乙液：粗天平称取焦性没食子酸330g，溶于670ml蒸馏水中，稀释至
1000ml，封闭于棕色试剂瓶中贮存。

将甲乙两液体等体积混合后，即可使用。

溶液配成后，应迅速隔绝空气，
以免降低吸收能力。

1.8.3. CO吸收剂
氨性Cu2Cl2
称取NH4C1250g溶于750ml热水中，冷却后，加Cu2Cl2200g移入带塞
的瓶中震荡使之溶解，加入紫铜丝几束，静置呈透明后使用，使用时，
用150ml中性Cu2Cl2溶液。

加25%氨水50ml，液面应立即用液体石蜡
封住。

该溶液1ml能吸收CO约16ml，此溶液吸收O2的能力很强，故
当溶液混合后，应防止与空气接触。

用氨性氯化亚铜溶液吸收CO之
特点，可以结合成稳定的化合物，唯其在吸收CO后，在分析气体中
有残余氨气，必须用10%H2SO4洗涤后，在衡量读数。

1.8.4.封闭液
水准瓶用封闭液为5%H2SO4，加甲基橙指示剂滴至微红色。