論在線氣相色譜分析儀的應(yīng)用

孫春霞

摘 要：在本文中，根據(jù)實例，對在線氣相色譜的原理和特征進(jìn)行了相應(yīng)闡述，分析了其采樣和預(yù)處理系統(tǒng)、快速回路系統(tǒng)、色譜分析系統(tǒng)以及信號傳輸系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：在線氣相色譜；色譜分析系統(tǒng)；信號傳輸系統(tǒng)

中圖分類號：TH833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0155-01

當(dāng)開展石油化工生產(chǎn)的時候，要對生產(chǎn)產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)提高，通常情況下都對中間產(chǎn)品和產(chǎn)品的組分進(jìn)行了相應(yīng)分析。在線色譜儀的優(yōu)勢是非常突出的，其分析的準(zhǔn)確度頗高，同時所分析的數(shù)據(jù)具有實時性，因此，將其廣泛應(yīng)用在石油行業(yè)中。氣相色譜分析儀的組成主要包括四個部分，分別是采樣和預(yù)處理系統(tǒng)、快速回路系統(tǒng)、色譜分析系統(tǒng)以及信號處理系統(tǒng)。

1 在線氣相色譜的原理和特征

首先對在線氣相色譜的原理進(jìn)行相應(yīng)闡述，主要是被測介質(zhì)在色譜柱中分離的過程。在已經(jīng)混合的被測氣體，用一定的壓力和流量連續(xù)通過固定相的時候，被測氣體的多種物質(zhì)和色譜柱進(jìn)行多次吸附和解析等。各類物質(zhì)的多種因素都是存在差異的，主要包括蒸氣壓、分子大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)等等[1]。所以，不同組別的色譜柱中的運(yùn)行速度是有區(qū)別的。在經(jīng)過了一定柱長之后，被測氣體中的多種組分被先后分離開來，按照相關(guān)順序從色譜柱的末端流出來，然后進(jìn)入到檢測器中，在檢測器中完成檢測之后會形成色譜圖。同時，檢測器會將分離之后的不同組分的濃度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為電信號，緊接著會進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而檢測出混合物的組成和濃度。

然后，對在線氣相色譜分析儀的特征進(jìn)行相應(yīng)說明，主要包括四個方面的內(nèi)容。其一，其靈敏度較高，能夠?qū)pm和ppb級的組分含量進(jìn)行有效檢測。其二，選擇性較高，能夠?qū)π再|(zhì)非常接近的組分進(jìn)行分離。其三，在應(yīng)用過程中，需要應(yīng)用非常少的試樣量，通常情況下所用的試樣量只有幾毫升，液樣的需求量也只有幾微升。其四，能夠在多種領(lǐng)域中對其進(jìn)行充分應(yīng)用，不只可以對比較低含量的氣、液體等進(jìn)行響應(yīng)分析，也能夠?qū)^高含量的氣和液體進(jìn)行相應(yīng)分析，組分含量對其的影響和限制是幾乎不存在的。正是因為上述特征的存在，在線氣相色譜分析儀的主要服務(wù)對象是多組分而且組分含量變化的樣品，可以對不同組分濃度進(jìn)行分析。

2 采樣和預(yù)處理系統(tǒng)

在過程氣相色譜儀中，采樣和預(yù)處理占據(jù)著至關(guān)重要的位置，是其重要組成部分。對于過程氣相色譜儀是否能夠?qū)崿F(xiàn)工藝樣品的連續(xù)分析和長周期穩(wěn)定運(yùn)行來說，采樣和預(yù)處理系統(tǒng)的運(yùn)行好壞是其決定性因素。很多在線氣相色譜儀的應(yīng)用率是非常低的，其作用和功能得不到有效發(fā)揮，在出現(xiàn)此種情況的原因進(jìn)行分析之后，從中發(fā)現(xiàn)并不是因為儀器本身出了問題，主要是因為采樣和預(yù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，所以，相關(guān)工作人員必須充分重視該問題[2]。

在線氣相色譜儀通過取樣裝置連續(xù)將工藝品從生產(chǎn)管道或者是容器中取出，經(jīng)過預(yù)處理之后進(jìn)行特定組分或者全組分的分析。預(yù)處理有其重要目的，首先需要保證不失真，在此前提下，將樣品處理干凈，然后將其送入到色譜儀中，從而為色譜儀的正產(chǎn)運(yùn)行提供重要保障。

采樣預(yù)處理系統(tǒng)的主要操作是，對樣品的多種成分進(jìn)行相應(yīng)處理，主要包括壓力、溫度和有害成分等，同時分析儀對其有著相應(yīng)要求，通過處理使其成為符合相關(guān)要求的樣品。在對采樣預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行實際應(yīng)用的時候，一般需要經(jīng)過四個過程，分別是過濾、減壓、調(diào)溫和汽化[3]。通過取樣探頭實現(xiàn)樣品進(jìn)入預(yù)處理箱的操作，在完成這一步操作的之后，對手動和自動的切斷閥進(jìn)行設(shè)計，其主要的功能是正常系統(tǒng)維護(hù)和事故緊急切斷。然后再經(jīng)過三通閥和過濾器進(jìn)入到蒸發(fā)器中。三通閥的主要作用是，當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的時候，利用氮?dú)鈱φ麄€采用管路進(jìn)行吹掃。過濾器的主要作用是對樣品中的機(jī)械雜質(zhì)和固體微粒進(jìn)行清掃。蒸發(fā)器的主要作用是對樣品減壓加熱和汽化處理。當(dāng)采樣得到的樣品是氣體的時候，就將其改成減壓閥，對樣品壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使其能夠同分析儀的工作壓力相契合。在蒸發(fā)器之后需要對壓力開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，將其應(yīng)用于高壓連鎖保護(hù)。在因為減壓閥故障導(dǎo)致下游壓力大于采樣系統(tǒng)設(shè)計壓力的時候，需要立即將其切斷。除此之外，還需要對安全閥進(jìn)行有效設(shè)置，將其應(yīng)用在連鎖失誤時對下游采樣系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

3 快速回路系統(tǒng)

對于在線氣相色譜分析儀來說，在實際的應(yīng)用過程中，所需要的樣品是極少的，工藝測量的響應(yīng)時間是有著相應(yīng)要求的，為了對其進(jìn)行有效滿足，需要對快速回路進(jìn)行充分應(yīng)用，從而在一定程度上提高采樣管線的流速。快速回路系統(tǒng)箱的設(shè)置位置通常是在小屋附近。已經(jīng)夠采取到的樣品在通過快速回路過濾器之后，大部分會返回到工藝系統(tǒng)，只將色譜分析儀需要的樣品量送入小屋[4]。一般情況下，吹掃氣是氮?dú)?，其主要作用是?dāng)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的時候，將殘留在采樣管線中的工藝介質(zhì)吹到安全區(qū)域。

4 色譜分析系統(tǒng)

要在一定程度上節(jié)省投資基金，很多情況下都需要對一臺在線氣相色譜儀進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用，在其中對多個流路工藝品進(jìn)行分析。在此情況下，需要對多流路的樣品處理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)用。不同流路的預(yù)處理系統(tǒng)都是需要保持獨(dú)立的，主要是因為不同樣品采集點(diǎn)的工藝條件存在一定差異，預(yù)處理的要求也都是不同的。在對不同流路樣氣在預(yù)處理之后經(jīng)過多路閥組，從而匯集到一根公共管線，然后將其供給分析單元。每一種樣氣經(jīng)過一個三路的電磁閥組進(jìn)入到公共管線。在樣品其進(jìn)入到公共管線的時候，樣品2、3和4都會流入火炬氣收集管，將其排到火炬。同時，多路閥組還能夠標(biāo)定氣進(jìn)入分析單元的量進(jìn)行有效控制。

在多流路都應(yīng)用同一臺在線氣相色譜分析儀的時候，需要對測量周期是否滿足工藝需求進(jìn)行全面考慮和分析。在對色譜分析儀本身的測量時間、采樣和樣品處理時間以及采樣管路吹掃時間進(jìn)行相應(yīng)考慮之后，可以得出每個流路的測量時間大致是15分鐘。樣品組分和測量要求有著相應(yīng)差異，針對此種情況，可以得出測量時間也是存在差異的。通常情況下，測量時間受到樣品組分和測量組分的的影響，在樣品組分復(fù)雜度越高并且要求測量的組分越多的時候，時間會越長。

5 信號傳輸系統(tǒng)

在線氣相色譜分析儀的應(yīng)用范圍是被測樣品組分復(fù)雜度高、要求測量組分的數(shù)量多以及要求測量的組分含量很低的測量狀況。因為在線氣相色譜分析儀的價格是比較高的，因此在工程項目中通常情況下多個流路會共同應(yīng)用一臺分析儀。當(dāng)每一個流路要求對十個組分進(jìn)行測量的時候，四個流路同時應(yīng)用四十個組分。當(dāng)有十臺色譜分析儀的時候，所需要傳輸?shù)臏y量值有四百個。在線氣相色譜分析儀有其工作特點(diǎn)，正是因為如此，決定了其測量的滯后性。所以，當(dāng)對信號進(jìn)行傳輸?shù)臅r候，對實時性的要求是比較低的，同時需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，因此，色譜分析儀的測量值通常情況下會對總線的信號傳輸方式進(jìn)行充分應(yīng)用。應(yīng)用率最高的總線通訊協(xié)議是Modbus 485或者是Modbus TCP/IP。在線氣相色譜分析儀的復(fù)雜度是比較高的，同時對維護(hù)工作也有這較大要求，因此一般情況下在小屋中會設(shè)置一臺工作站，主要應(yīng)用在開車調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)上。經(jīng)過色譜分析儀測量所得到的數(shù)據(jù)需要將其傳輸?shù)饺珡SDCS系統(tǒng)中，操作員用來監(jiān)控和報警。從參與控制的被測組分來說，要為信號的可靠性提供重要保障，需要充分應(yīng)用4-mA模擬量硬線傳輸。

6 結(jié)語

在本文中，將在線氣相色譜分析儀作為主要對象，對其不同系統(tǒng)的功能與設(shè)計進(jìn)行了相應(yīng)分析和研究。要對在線氣相色譜分析儀工作的穩(wěn)定性和安全系統(tǒng)進(jìn)行有效保證，必須重視系統(tǒng)功能，使其得到充分發(fā)揮。除此之外，還要重視小屋等輔助系統(tǒng)的功能和作用，使之與主系統(tǒng)相配合，為在線氣相色譜分析儀的正常工作提供重要支持。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷麗.在線氣相色譜分析儀的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2017，（08）：53-55+32.

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[3]李春玉.在線氣相色譜測定園區(qū)中特征污染因子研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013，（07）：149-151.

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