混合煤氣成分測(cè)定方法探討

周淑珍 張玲芝 曹戰(zhàn)釗 周群 申海根

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

混合煤氣成分測(cè)定方法探討

周淑珍 張玲芝 曹戰(zhàn)釗 周群 申海根

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

對(duì)混合煤氣成分測(cè)定方法進(jìn)行了探討。采用多點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行定量,可準(zhǔn)確測(cè)定混合煤氣的成分,同時(shí),也可代替單點(diǎn)校準(zhǔn)法測(cè)定焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣單種氣體。

混合煤氣 氣相色譜 單點(diǎn)校準(zhǔn) 多點(diǎn)校準(zhǔn)

0 前言

焦化、鋼鐵行業(yè)的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣成分的測(cè)定,一般采用氣相色譜法,且由于其成分相對(duì)穩(wěn)定,采用單點(diǎn)校準(zhǔn)可準(zhǔn)確定量。然而對(duì)于混合煤氣,由于其配比的變化以及單種煤氣本身成分的波動(dòng),造成其主要成分變化范圍很大,單點(diǎn)校準(zhǔn)已不再適用,可采用多點(diǎn)校準(zhǔn)法 (校準(zhǔn)曲線)進(jìn)行定量。下面筆者就使用標(biāo)準(zhǔn)氣體制作校準(zhǔn)曲線,然后利用校準(zhǔn)曲線測(cè)定、分析混合煤氣的方法進(jìn)行分析探討。

1 試驗(yàn)

1.1 主要儀器

試驗(yàn)用主要儀器為:GC9800TP型氣相色譜儀,配 TCD檢測(cè)器,十通閥氣體進(jìn)樣器,HW-2000色譜工作站。色譜柱:混合分子篩填充柱 (兩根,TDX-01;13×5A)。用高純氬氣作為載氣[1]。

1.2 試驗(yàn)方法

按相應(yīng)條件調(diào)整好儀器,待基線穩(wěn)定后,用十通閥氣體進(jìn)樣器自動(dòng)定量進(jìn)樣,到 13 min時(shí)進(jìn)行氣路切換;采用標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖進(jìn)行定性分析,煤氣成分含量用外標(biāo)法峰面積進(jìn)行定量。

1.3 試驗(yàn)條件

柱箱溫度:70℃;檢測(cè)器溫度:120℃;載氣:高純氬氣;柱前壓:0.15MPa;橋流:70 mA;進(jìn)樣量:1 mL。

1.4 確定混合煤氣的理論濃度

根據(jù)近幾年來(lái)高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐實(shí)際生產(chǎn)中煤氣成分的測(cè)定結(jié)果,按可能出現(xiàn)的任意配合比例進(jìn)行計(jì)算,得出混合煤氣的理論濃度范圍。經(jīng)計(jì)算各組分理論濃度范圍見(jiàn)表 1。

表1 各組分理論濃度范圍 %

1.5 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線
先利用單種標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行定性,然后對(duì)三種標(biāo)準(zhǔn)氣體分別進(jìn)樣分析。該標(biāo)準(zhǔn)氣體由化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)委員會(huì)監(jiān)制,大連大特氣體有限公司生產(chǎn),具體組分百含量見(jiàn)表 2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)氣體化學(xué)成分 %

按上述色譜條件進(jìn)行成分測(cè)定,得到色譜圖 (2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣體色譜如圖 1所示),利用色譜工作站提供的功能得到多級(jí)校準(zhǔn)曲線,各組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 2所示。各組分的相關(guān)方程與相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表 3。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)氣體 (編號(hào) 2)色譜圖

圖2 各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3 各組分相關(guān)方程與相關(guān)系數(shù)

由圖 1、圖 2和表 3可看出,在上述條件下煤氣各組分分離效果很好,其煤氣主要成分含量在一定范圍內(nèi)和峰面積線性關(guān)系良好(相關(guān)系數(shù)≥0.98)。

1.6 試樣測(cè)定

對(duì)安鋼生產(chǎn)的混合煤氣進(jìn)行采樣檢測(cè)[2],經(jīng)工作站自動(dòng)計(jì)算 (保留兩位小數(shù),CmHn由差減法得到),其結(jié)果見(jiàn)表 4。

表4 混合煤氣測(cè)定結(jié)果 %

由表 4可以看出,在確定的色譜條件下,混合煤氣各組分得到了很好的分離,并且主要成分含量在所繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍之內(nèi),可以利用校準(zhǔn)曲線進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)條件的確定

2.1.1 色譜柱的選擇

由于所測(cè)定的煤氣組分是無(wú)機(jī)物和低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锏幕旌衔?應(yīng)選擇固體吸附劑作為柱子填充料,通過(guò)驗(yàn)證,選擇 TDX-01分析 CO2,3×15 A分子篩分析 H2、N2、O2、CO、CH4等[3]。

2.1.2 載氣種類(lèi)的選擇

由于使用的是 TCD檢測(cè)器,被測(cè)組份中含有H2和 N2,經(jīng)查不同載氣的 TCD橋溫 -橋流曲線圖,為了提高檢測(cè)的靈敏度和檢測(cè)組分有響應(yīng),確定使用高純氬氣作為載氣。

2.1.3 溫度選擇

根據(jù)樣品中各組份完全分離原則,通過(guò)大量的試驗(yàn),確定檢測(cè)室溫度為 120℃,柱溫箱溫度70℃。

2.2 方法驗(yàn)證

針對(duì)混合煤氣的測(cè)定,目前無(wú)具體的國(guó)標(biāo)方法,一般參照 GB10410.1《人工煤氣組份氣相色譜分析法》,該國(guó)標(biāo)中對(duì)分析精密度未做要求。為了驗(yàn)證此方法的適用性,以編號(hào)為 2的標(biāo)準(zhǔn)氣體作為試樣,分別采用單點(diǎn)校準(zhǔn) (分別以編號(hào)為 1和 3的標(biāo)體作校準(zhǔn)因子)和多點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行分析處理,最終結(jié)果保留二位小數(shù)。校準(zhǔn)結(jié)果見(jiàn)表 5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)氣體 (編號(hào) 2)單點(diǎn)校準(zhǔn)和多點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果比較 %

由表 5可以看出,在煤氣主要成分含量波動(dòng)很大時(shí),用單點(diǎn)校準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生較大誤差,而采用多點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可信程度都要好于單點(diǎn)校準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1)在該方法確定的試驗(yàn)條件下,煤氣主要成分的百分含量在一定范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性,相關(guān)系數(shù)在 0.98以上,可準(zhǔn)確地測(cè)定出混合煤氣成分。

2)利用所做的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定、處理轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣及其二者或三者的任意配合比例的混合煤氣,通過(guò)一段時(shí)間的結(jié)果比對(duì),要比原來(lái)所使用的單點(diǎn)校準(zhǔn)的效果好。

[1] 曹戰(zhàn)釗,李鳳霞,申海根,等.氣相色譜法測(cè)定焦?fàn)t煤氣成份的探討.河南冶金,2006,14(1):29-30.

[2] 王志峰,張志忠,李獻(xiàn)宏,等.高爐、焦?fàn)t混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應(yīng)用.河南冶金,2008,16(5):28-29.

[3] 劉國(guó)詮,余兆樓.色譜柱技術(shù)叢書(shū)—色譜柱技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:39～40.

D ISCUSSI ON ON COM POSITIONS DETERM INATI ONM ETHOD FORM IXED COAL GAS

Zhou Shuzhen ZhangLingzhi Cao Zhanzhao Zhou Qun Shen Haigen

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

The compositions determination methods of mixed coal gas are discussed.Multilevel calibration can accurately determine its composition and also compositions of coke oven gas and blast furnace gas in place of single calibration.

mixed coal gas gas chromatography single calibration multilevel calibration

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2010—5—19