四閥五柱法分析煉廠氣的應(yīng)用總結(jié)

摘 要：介紹了用HP6890氣相色譜儀分析煉廠氣的工作原理，總結(jié)了分析中的常見故障及原因分析，并且提出了解決的對策，改善前后的對比譜圖。

關(guān)鍵詞：煉廠氣；四閥五柱；氣相色譜儀

1 前言

煉油廠在加工過程中產(chǎn)生大量煉廠氣，其組成復(fù)雜，用HP6890一臺氣相色譜儀及四閥五柱技術(shù)，可將煉廠氣中的氫氣、C1-C4烷烴、C2-C4烯烴和少量C5烷烴有效分離。但在實際應(yīng)用中遇到了一系列問題，氫氣峰、氧氣峰和氮?dú)夥宀荒芡耆蛛x；C6峰過寬，有時C6以上組分峰尾緊跟著一個細(xì)長峰；閥切換時基線波動；化學(xué)工作站時有死機(jī)。通過工作原理的介紹，闡述了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，并且提出了相應(yīng)的解決對策。最終得到了滿意的分離效果，提高了分析的準(zhǔn)確度。并且總結(jié)了操作的注意事項。

2 工作原理

四閥五柱技術(shù)實現(xiàn)了在一臺色譜儀內(nèi)通過四個閥的切換使不同的組分在不同的柱子上分離的的效果，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

柱1長為2英尺，固定相為20%癸二腈柱，主要用于反吹C5以后重組分。

柱2長為4英尺，固定相為13X分子篩柱，主要用于分離氫氣。

柱3長為30英尺，固定相為20%癸二腈柱，主要用于分析C2以后烴類組分。

柱4長為6英尺，固定相為有機(jī)多孔聚合物HayeSepQ柱，主要用于分離乙烷和乙烯。

柱5長為10英尺，固定相為13X分子篩柱，主要用于分離氧氣、氮?dú)?、甲烷、一氧化碳?/p>

圖中四閥均為OFF狀態(tài)，進(jìn)樣口串聯(lián)閥1和閥4上的兩個定量管，氣路1用氮?dú)庾鲚d氣，是由閥4上的定量管、柱2及檢測器B組成的，閥4為OFF狀態(tài)，即定量管沒有接入氣路系統(tǒng)，分析時通過閥4的切換使定量管中的樣品進(jìn)入柱2分離出其中的氫氣，然后進(jìn)入檢測器B進(jìn)行定量；另一氣路用氫氣做載氣，由閥1上的定量管、柱1、柱3、柱4、柱5及檢測器A組成，閥1為OFF狀態(tài)，定量管沒有接入氣路系統(tǒng)，閥2、閥3為ON狀態(tài)，柱4、柱5沒有接入氣路系統(tǒng)，分析樣品時，切換閥1狀態(tài)為ON，定量管接入氣路，樣品通過柱1分離出氧、氮、甲烷、一氧化碳混合組分，乙烷、乙烯混合組分及C3-C5各單體烴組分，C5以上組分可以通過切換閥1為OFF狀態(tài)反吹成和峰進(jìn)檢測器A進(jìn)行檢定。當(dāng)氧、氮、甲烷、一氧化碳混合組分到達(dá)，切換閥3為OFF狀態(tài)，使混合樣品進(jìn)入柱5，在其全部進(jìn)入柱5而未流出時，使柱5柱中的氧、氮、甲烷、一氧化碳混合組分分離，通過切換閥3為ON狀態(tài)將柱5切出系統(tǒng)，切換閥2為OFF狀態(tài)，將柱4切入系統(tǒng)，分離C2組分，切換閥2為ON狀態(tài)，將柱4切出系統(tǒng)，釋放C3-C5組分進(jìn)入檢測器A，將柱4切入系統(tǒng)進(jìn)檢測器A，最后將永久性氣體氧、氮、甲烷、一氧化碳切入系統(tǒng)進(jìn)檢測器進(jìn)行檢測。

3 煉廠氣分析中遇到的問題及原因分析

3.1 遇到的問題

3.1.1 氫氣峰不能與其它烴組分峰完全分離。

3.1.2 氫氣峰無法被自動識別。

3.1.3 閥3切換后基線下降。

3.1.4 氧氣不出峰。

3.1.5 氧氣峰和氮?dú)夥鍩o法完全分離。

3.1.6 C6組分峰超寬、超胖。

3.1.7 C6以上組分峰有時會在峰尾部跟隨一細(xì)長峰。

3.1.8 儀器死機(jī)。

3.2 原因分析

針對遇到的問題分析原因如下。

3.2.1 氫氣峰不能與其它烴組分峰完全分離。由于分離氫氣的13X分子篩柱長期使用吸水失活，造成氫氣峰無法與其它烴組分峰完全分離。

3.2.2 氫氣峰無法被自動識別。由于半峰寬太窄造成氫氣峰無法被自動識別。有時出峰時間改變造成氫氣峰無法被識別。

3.2.3 閥3切換后基線下降。由于閥切換前后的兩個柱系統(tǒng)之間壓力不匹配，造成基線下降。

3.2.4 氧氣不出峰。由于閥切換后基線下降與氧氣出峰時間重疊，造成氧氣不出峰。

3.2.5 氧氣峰和氮?dú)夥鍩o法完全分離。由于分離氧氣和氮?dú)獾?3X分子篩柱長期使用吸水失活，造成氧氣峰和氮?dú)夥鍩o法完全分離。

3.2.6 C6組分峰超寬、超胖。C6組分峰超寬、超胖的原因有兩個，一方面是由于閥1切換與C6出峰時間重疊，基線波動被誤判為C6峰。另一方面是由于進(jìn)樣口重組分堆積造成。

3.2.7 C6以上組分峰有時會在峰尾部跟隨一細(xì)長峰。由于閥切換時間過早，造成小于C6的輕組分被反吹。

3.2.8 儀器死機(jī)。造成儀器的原因有很多，現(xiàn)分析如下：

（1）氣路漏氣，特別是氫氣微漏都會造成儀器死機(jī)。

（2）誤操作，未按照規(guī)定程序退出系統(tǒng)，會造成下一次開機(jī)時死機(jī)。

（3）環(huán)境溫度過高，超過設(shè)定值造成死機(jī)。

4 針對出現(xiàn)的問題的處理措施

4.1 氫氣峰不能與其它烴組分峰完全分離。活化色譜柱，13X分子篩柱的活化條件是350℃，35ml/min（N2），活化8小時。

4.2 氫氣峰無法被自動識別?？梢灾卦O(shè)分析參數(shù)，將半峰寬由0.08分改為0.04分，若還無法識別，可以手動識別。針對出峰時間改變可以及時調(diào)整效準(zhǔn)表中的保留時間參數(shù)。

4.3 閥3切換后基線下降?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)阻尼3來平衡前后兩個系統(tǒng)壓力。

4.4 氧氣不出峰。調(diào)節(jié)阻尼，使閥前后兩路系統(tǒng)達(dá)到平衡。

4.5 氧氣峰和氮?dú)夥鍩o法完全分離?；罨V柱，13X分子篩柱的活化條件是350℃，35ml/min（N2），活化8小時。

4.6 C6組分峰超寬、超胖。清洗進(jìn)樣系統(tǒng)，用氮?dú)獯祾摺?/p>

4.7 C6以上組分峰有時會在峰尾部跟隨一細(xì)長峰。重新設(shè)定閥1反吹時間。

4.8 儀器死機(jī)

4.8.1 針對氣路漏氣，檢查氣路系統(tǒng)，查出漏點(diǎn)擰緊。

4.8.2 針對未按規(guī)定程序退出系統(tǒng)，應(yīng)重新拷貝系統(tǒng)軟件。

4.8.3 環(huán)境溫度過高，超過設(shè)定值造成死機(jī)。可以適當(dāng)提高設(shè)定溫度或降低環(huán)境溫度。

5 結(jié)束語

5.1 定期活化色譜柱，尤其是13X色譜柱，對氫氣、氧氣和氮?dú)獾姆蛛x效果顯著。

5.2 改變氫氣峰的積分參數(shù)和效準(zhǔn)參數(shù)，可以有效識別氫氣峰。

5.3 適當(dāng)調(diào)節(jié)阻尼可以使氧氣峰被識別并且改善閥切換前后基線下降。

5.4 清洗進(jìn)樣系統(tǒng)可。

5.5 合理的閥切換時間可以有效的阻止輕組分的流失。

5.6 針對儀器死機(jī)，應(yīng)考慮首先檢查氣路系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件或環(huán)境溫度。

作者簡介：袁維（1970，10-），女，高級工程師，從事質(zhì)量管理和儀器分析工作。