氣相色譜分析方法在煤化工領域的應用研究進展

鄧韶博

（山西焦煤集團飛虹化工股份有限公司，山西臨汾 041606）

氣相色譜分析方法在煤化工領域的應用研究進展

鄧韶博

（山西焦煤集團飛虹化工股份有限公司，山西臨汾 041606）

從焦爐煤氣、煤制天然氣、煤制烯烴三個方面對氣相色譜法在煤化工領域的應用進行了闡述，并對氣相色譜分析方法的應用優(yōu)勢和趨勢進行了探討。

氣相色譜；煤化工；焦爐煤氣

隨著科學技術(shù)的進步與發(fā)展，各種先進的分析檢測技術(shù)被廣泛應用到實踐中。氣相色譜法是以載氣（一般為氮氣）作為流動相，將樣品帶入色譜柱（填充柱或毛細管柱），在色譜柱中樣品根據(jù)其沸點和極性的差異被有序分離，最終通過不同的定量方法在檢測系統(tǒng)被定性和定量。氣相色譜法廣泛應用在工業(yè)、食品、生物制藥等方面，近幾年隨著新型煤化工的蓬勃發(fā)展，氣相色譜分析技術(shù)也逐漸在煤化工領域得到大量使用。

1 氣相色譜分析在煤化工領域的應用

1.1 氣相色譜分析在焦爐煤氣方面的應用

焦爐煤氣又稱粗煤氣，是煉焦用煤在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。其主要由氫氣、氮氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等不凝氣組分和苯系物、萘和硫化氫等組分構(gòu)成。采用氣相色譜分析焦爐煤氣是傳統(tǒng)煤化工的典型代表。

焦政華等[1]采用鋁塑膜內(nèi)膽取樣器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠球膽采樣，以氬氣作為載氣，使用TDX-01和GDX-502填充柱分析樣品，通過一次進樣完成了焦爐煤氣組分的全分析，明顯縮短分析時間，而且通過改造經(jīng)殘余煤氣進行排放，避免了對人體的傷害。曹戰(zhàn)釗等[2]采用單閥雙柱技術(shù)以氬氣做載氣，TDX-01和混合分子篩色譜柱對焦爐煤氣進行分析，完成一次測定僅需20min，且定量結(jié)果準確，方法簡單。

陳繼偉等[3]采用氣相色譜法分析煤氣中的苯，比傳統(tǒng)活性炭吸附法的測定時間短，而且消除了吸收管法測定中吸收管的收率、補正值等誤差。楊秀華等[4]采用DNP及有機皂土作為固定相，采用程序升溫對煤氣中的苯進行測定，不但降低了成本，提高檢測效率，而且提高了焦化苯收率。

朱靜等[5]以四氯化碳作為吸收液，正十六烷做內(nèi)標物，注射器取樣，對煤氣中萘含量測定進行了改進，相比于傳統(tǒng)的苦味酸法和國家標準色譜法具有取樣量少、分析時間短的優(yōu)勢。寧艷等[6]采用配置FPD檢測器的氣相色譜儀對煤氣中的硫化氫進行測定，將其結(jié)果與傳統(tǒng)碘量法進行比較發(fā)現(xiàn)，色譜法可以有效避免一些副反應的影響，具有更高的準確度和精密度。

1.2 氣相色譜分析在煤制天然氣方面的應用

隨著煤化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展以及天然氣消費量的大幅增加，我國煤制天然氣行業(yè)取得長足發(fā)展，成為新型煤化工領域投資熱點。天燃氣主要由丙烷、丁烷等烴類和氮氣、二氧化碳等不凝氣組成。天然氣中各組分的含量是衡量產(chǎn)品優(yōu)劣的關鍵參數(shù)，為此氣相色譜分析顯得尤為必要。

張燕東[7]論述了3種不同的定量方法，并對每一種定量方法的優(yōu)缺點進行了描述，同時對樣品進行測試發(fā)現(xiàn)：在保持柱溫變化范圍在0.3℃，載氣流動速度控制在1%以內(nèi)時，測定結(jié)果的相對標準偏差小于1%。同時對影響結(jié)果測試精密度的影響因素進行了探討。

楊霆[8]從氣相色譜儀的構(gòu)造出發(fā)，詳細描述了天然氣各組分分析的全流程，在氬氣作為載氣，合適的分流比以及適宜的程序升溫條件下，對國際天然氣組分模擬數(shù)據(jù)與我國西氣東輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)進行對比。同時對氣相色譜的使用注意事項和維護保養(yǎng)方法進行了描述，認為氣相色譜分析技術(shù)的使用能減少資本投入，擴大經(jīng)濟效益，同時簡單便利，降低人工工作量。

1.3 氣相色譜分析在煤制烯烴方面的應用

煤經(jīng)甲醇制烯烴（簡稱MTO）是近年來新型煤化工發(fā)展的熱點項目，MTO技術(shù)最核心的是催化劑對甲醇的轉(zhuǎn)化效率，主要為MTO反應氣中乙烯和丙烯的含量。氣相色譜法較為準確的定量了MTO反應氣中各組分的含量。

葛喜慧等[9]使用3臺HP-7890B色譜對MTO反應氣組分進行了分析，一臺配置五閥八柱三通道分析低碳烴類和永久性氣體，另一臺采用雙通道分析含氧化物，在氧化物中乙酸乙酯和丁酮的分離效果不佳時采用第3臺色譜進行分析。文章對儀器的檢測過程進行了詳細描述，并通過外標法、校正歸一法、差減法對反應氣中每個組分的含量進行定量，通過對同一樣品的6次進樣結(jié)果進行偏差分析。邢愛華[10]通過調(diào)整儀器參數(shù)，使用GC-2014對甲醇制烯烴反應的主要產(chǎn)物和微量副產(chǎn)物進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用AL2O3色譜柱對C1～C6分離效果良好，且對C4和C5的同分異構(gòu)體分離效果更佳，同時用外標法對全組分進行定量，整個分析過程僅需25min。

2 結(jié)束語

氣相色譜分析技術(shù)方法快捷，定量精確，在忽略采樣誤差的情況下，進樣分析具有良好的重復性和再現(xiàn)性。目前該技術(shù)已被廣泛應用于各行各業(yè)，隨著新型煤化工的大力發(fā)展必將得到更大范圍的擴展，同時伴隨著工藝的復雜化，必然會出現(xiàn)新的分析難題，因此進行新的技術(shù)研究必不可少，定量準確是色譜技術(shù)的第一要素，因此在未來將氣相色譜分析技術(shù)與其他先進分析手段相結(jié)合將成為新的發(fā)展趨勢。

[1] 焦政華，魏凱，李文靜，等.氣相色譜法應用于焦爐煤氣的分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，（34）：175-176.

[2] 曹戰(zhàn)釗，李鳳霞，周淑珍，等.氣相色譜法測定焦爐煤氣的探討[J].河南冶金，2006，（14）：29-31.

[3] 陳繼偉，李秀艷.氣相色譜法測定煤氣中粗苯含量[J].山東冶金，2010，（32）：57-58.

[4] 楊秀華，丁玉獻.用氣相色譜儀測定煤氣含苯[J].燃料與化工，2005，（36）：39-40.

[5] 朱靜，魏林，劉俊.煤氣中萘含量的氣相色譜分析法的改進[J].華東冶金學院學報，2000，（17）：134-137.

[6] 寧艷，王純園，吳威.氣相色譜法測定煤氣中硫化氫[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2004，（33）：33-34.

[7] 張燕東.氣相色譜法分析天然氣成分點滴談[J].科技創(chuàng)新與應用，2015，（28）：32-33.

[8] 楊霆.氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，（26）：55-57.

[9] 葛喜慧，鄧方文，楊紅杰，等.氣相色譜法分析甲醇制烯烴產(chǎn)品氣全組分[J]化工技術(shù)與開發(fā)，2016，（45）：42-46.

[10] 邢愛華.甲醇制烯烴反應產(chǎn)物全組分定量分析方法研究[J].2014，（34）：157-160.

Advances in Application of Gas Chromatography in the Field of Coal Chemical Industry

Deng Shao-bo

From the three aspects of coke oven gas，coal gas，coal to olefins on gas chromatography in the field of coal chemical industry were introduced，and the advantages and application trend of gas chromatographic analysis method is discussed.

gas chromatography；coal chemical industry；coke oven gas

O657；TP212.2

：A

：1003–6490（2016）10–0003–02

2016–10–07

鄧韶博（1987—），男，山西河津人，助理工程師，主要從事分析檢測方面工作。