1 试验原理
本方法使用氢火焰离子检测器色谱仪,以阿皮松为固定液,6201 载体,煤气用气体采样袋收集,并借六通阀注入仪器中,经色谱柱分离后,组分逐一进入氢火焰离子检测器,在色谱工作站上得到色谱图,根据外标法单点校正定量。
2 仪器及操作条件
色谱仪:滕州中科谱GC2010 型气相色谱仪;
色谱柱:20%阿皮松L∶6201 载体为20∶100,6201 载体粒度为60 目~80 目;
老化温度:200 ℃,tmax:270 ℃;
检测器:FID;
柱长:2 m;
柱径:3 mm;
载气流速(N2):30 mL/min;
氢气流速:30 mL/min;
空气流速:300 mL/min;
注样器温度(INJ):200 ℃;
柱温(COL):150 ℃;
检测器温度(DET):200 ℃;
衰减:8;
量程:10;
六通阀定量管:1 mL;
分析纯: 苯、甲苯;
注射器:100 mL,10 μL,1 μL 各1 个。
3 色谱柱的老化
把色谱柱接入载气气路系统(为安全起见,一般采用氮气作为载气),色谱柱的一端接在注样室上,另一端放空(不要接在检测器上,防止沾污),用与操作时相近的载气流速,设定柱温200 ℃(一般略高于使用温度20 ℃~50 ℃,但要低于固定液的最高使用温度极限,本法采用200℃),通载气4 h~ 8 h。基本老化好后,再接上检测器检查。当色谱图基线平直以后,老化过程才算结束。千万注意,上述老化色谱柱的接法,不适用于以氢气作载气老化,氢气在色谱室中易发生爆炸。
4 待测样品的采集
煤气正压时取样方法:先打开取样管口将管内残留气排尽后,再将采样袋管头内存空气挤掉。然后将取样头与取样管连接,打开弹簧夹,待采样袋充满煤气后关上弹簧夹,取下采样袋,关上取样口。这里要注意以下两点:其一,煤气采用铝箔气体采样袋采样,首先在取样时要放散几分钟,排除死角气,然后再采集,用煤气清洗3~4 次,然
后方可成为待测样品,采样后立即用止水夹把采样袋口胶管封死,保证不漏气,然后带回实验室进行分析。其二,脱苯塔前、塔后的取样袋应固定,避免不必要的干扰,保证试样的准确性。
5 外标样的制作及浓度的确定
5.1 制作过程
分别用10 μL 注射器吸取分析纯苯2 μL,1 μL 注射器吸取分析纯甲苯1 μL 注入100 mL 的注射器中,加空气稀释至100 mL,并使苯、甲苯气化后,充分混匀,得标气。
5.2 浓度的确定
利用分析纯苯、甲苯的比重以及加入体积,分别计算出标准气体中苯、甲苯的含量,单位换算为g/m3 即可。
5.3 配制过程注意事项
(1) 制作标气的注射器出口端胶管应尽量短,保证标气量接近100mL,并且要经常更换乳胶管,以免漏气造成结果不准。
(2)100 mL 注射器中事先一定放一薄铝片,有利于把气体充分混合
均匀。
(3)稀释标气时,所用空气应不含苯。但人们往往不太注意,直接取操作室内空气,由于注射器的不断置换可能污染空气。因此,不要在室内取气,可在室外抽取清洁的空气稀释。
(4)稀释标准气的过程应为:先抽取一定量的清洁空气于注射器内,然后再分别注入2 μL 的苯和1 μL 甲苯,(注意苯、甲苯最好注射到注射器内的铝箔片上),放在温度较高的地点,使苯、甲苯完全气化,最后用清洁空气稀释至刻度,摇匀作为标气。
6 试验操作步骤
6.1 进标准样品
将仪器稳定在前述色谱操作条件下,用六通阀进配制的标准样品气,在色谱工作站上得到标准谱图,用已计算出的标准样品中苯和甲苯的含量(g/m3)计算校正因子,重复以上过程3 次,取平均校正因子,然后制作单点校正模板。
6.2 进待测样品
用六通阀进已采好的待测煤气样品(六通阀前最好安装一截玻璃管,里面放少许脱脂棉,以防煤气水分大造成色谱柱的污染),得到样品谱图,用上述模板,使用外标法计算苯和甲苯的含量(g/m3)。
在上述色谱条件下,得到的煤气中苯的色谱图见图1、图2、图3。由图1、图2、图3 可知,在选定的色谱条件下,煤气中的苯和甲苯能与煤气中其他组分完全分离,并且峰行尖锐,保留时间合理。
7 结果计算
因煤气中粗苯的主要组分是苯和甲苯,其他组分含量较低,因此可以先用色谱法测定煤气中苯和甲苯的含量之和,再乘以一校正系数K 换算成煤气中粗苯的含量。煤气中粗苯含量=煤气中苯含量+煤气中甲苯含量K(g/m3)式中,K 为经验系数,是苯、甲苯占粗苯的比例,应根据焦化工艺及气温变化而进行调整。
8 方法准确度与精密度的测定
8.1 准确度
分别采取塔前、塔后不同时间的煤气样品各2 种,将本法与活性炭吸附法进行对比实验,结果见表1。由表1 可知,本方法的准确性能够满足焦化厂煤气回收系统苯含量8.2 精密度用2 个气体取样袋分别从塔前、塔后煤气管取煤气样带回实验室,放置几分钟后,按照上述的进样方法,分别进样5 次,在与试验相同的色谱条件下测定煤气中粗苯的含量,其测定结果见表2。由表2 可知,其精密度能满足生产控制分析的要求。
9 结语
利用气相色谱测定煤气中粗苯含量的测定方法,使检验成本大大降低,提高了检测的准确性和可靠性,缩短了检测时间,提高了焦化粗苯回收率。本方法主要有以下特点:一是缩短了分析周期;二是提高了分析准确度;三是用六通阀封闭取样,基本消除了苯及其同系物对环境的污染,同时操作过程环境毒性小,改善了工作环境;四是取样量小,操作简便,易于掌握;五是测定结果重现性好,结果的准确度和精密度均能满足生产控制的需要。