化工企業(yè)中在線色譜儀應(yīng)用研究

任鵬宇，閆垚霖

（內(nèi)蒙古中煤蒙大公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 在線色譜儀的組成和工作原理

通用在線色譜儀由六個(gè)基本系統(tǒng)組成：載氣系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)。在線色譜儀采用物理分離技術(shù)，將色譜柱中的各種組分逐一分離后進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)。為了避免工藝介質(zhì)中含有對(duì)色譜柱有害的組分或一些不需要檢測(cè)的組分，以及縮短分析周期，色譜儀經(jīng)常采用切柱技術(shù)去除不需要檢測(cè)的組分，然后微處理器自動(dòng)計(jì)算根據(jù)進(jìn)入檢測(cè)器的元件產(chǎn)生的信號(hào)大小的元件含量值。

2 在線色譜儀的應(yīng)用

2.1 脂肪酸的測(cè)定

對(duì)于脂肪酸的測(cè)定，許多方法都有缺點(diǎn)，如常用的比色法或滴定法，可能存在適用范圍不夠或測(cè)定范圍小的問(wèn)題。因此，在化學(xué)分析過(guò)程中，如果要對(duì)脂肪酸進(jìn)行高質(zhì)量的測(cè)定，可以利用氣相色譜法來(lái)改進(jìn)以前的一系列問(wèn)題。氣相色譜技術(shù)可以提高預(yù)測(cè)時(shí)間，使脂肪酸的測(cè)定更加簡(jiǎn)便，提高了技術(shù)的效率和利用率，簡(jiǎn)便易行。通過(guò)對(duì)脂肪酸的監(jiān)測(cè)，可以提高優(yōu)化的質(zhì)量，詳細(xì)掌握化學(xué)分析中有機(jī)物的解釋，有利于整個(gè)化學(xué)分析。

2.2 化學(xué)密度與精密度分析

在線色譜法在化學(xué)分析中的應(yīng)用可以提高化學(xué)分析的密度和精度，通過(guò)合理的配置形成標(biāo)準(zhǔn)氣體，通過(guò)氣相色譜法測(cè)定氣體的濃度，通過(guò)重復(fù)性分析化學(xué)氣體的密度和精度。氣相色譜技術(shù)可以通過(guò)儀器的配合自動(dòng)分析化學(xué)成分，分析結(jié)果互不影響?；瘜W(xué)分析的參考可以作為一個(gè)整體進(jìn)行測(cè)量，避免對(duì)其他成分的影響。在化學(xué)分析中，還要保證氣體在進(jìn)氣過(guò)程和燃燒過(guò)程中的可控性、安全性和完整性，避免有害或可燃?xì)怏w的泄漏。力爭(zhēng)通過(guò)氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用，減少該工段氣體分析過(guò)程中數(shù)據(jù)人工計(jì)算的煩瑣操作，通過(guò)色譜儀的自動(dòng)采樣和分析功能提高生產(chǎn)過(guò)程中特殊氣體分析的質(zhì)量和速度，逐步實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)化和智能化。

2.3 烴類物質(zhì)的分析

在化工企業(yè)中，特別是在石油化工和煤化工的精煤生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生許多不同的氣體。有必要利用氣相色譜技術(shù)對(duì)這些珍貴的石油化工產(chǎn)品原料進(jìn)行分析，主要通過(guò)四閥五柱全填充柱雙熱導(dǎo)率檢測(cè)儀的分析方法。這種方法它很容易使用、應(yīng)用廣泛。實(shí)現(xiàn)了烴類氣體和永久氣體的分離與檢測(cè)。此外，中國(guó)化學(xué)研究所還利用氣相色譜技術(shù)對(duì)高純乙烯、丙烯等氣體進(jìn)行了有效分析，提高了分離精度，取得了良好的分離效果。

3 在線色譜儀常見故障及解決方法

維護(hù)和故障排除色譜系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的方法就是不要怕處理各種可能出現(xiàn)的問(wèn)題，問(wèn)題的關(guān)鍵是平時(shí)采取預(yù)防性維修措施，降低故障率。

3.1 氣路故障

在線色譜儀的氣體循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的載氣操作和封閉的管道系統(tǒng)。氣相色譜的氣密性、載氣流量的穩(wěn)定性和氣體流量的準(zhǔn)確性將影響氣相色譜的檢測(cè)結(jié)果。

空氣系統(tǒng)的主要故障是流量不能穩(wěn)定調(diào)節(jié)到預(yù)定值?？赡艿脑蛴校海?）氣路系統(tǒng)漏氣或堵塞；（2）減壓閥或穩(wěn)壓閥失效；（3）氣源壓力不足或波動(dòng)；（4）流量控制閥受到污染或損壞。

以上原因的處理方法：（1）根據(jù)氣路方向順序找出氣路的具體故障位置，消除泄漏或清除堵塞；（2）更換減壓閥或穩(wěn)壓閥；（3）調(diào)節(jié)氣源壓力至合適范圍，輸出穩(wěn)定；（4）清洗閥門部件，必要時(shí)進(jìn)行部分的更換。

3.2 氫火焰離子化檢測(cè)器故障

氫火焰離子化檢測(cè)器是以含碳有機(jī)物在氫火焰中燃燒產(chǎn)生的碎片離子為基礎(chǔ)，在電場(chǎng)作用下形成離子流。根據(jù)離子電流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)色譜柱分離的組分進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)器不著火，故障原因有：（1）檢測(cè)器的點(diǎn)火線圈斷開；（2）氫氣、空氣、載氣在氣路中的流量比例不合適；（3）極化電壓不穩(wěn)定；（4）噴嘴堵塞。

解決方案：（1）更換點(diǎn)火線圈；（2）調(diào)整氫氣、空氣和載氣的流量比例關(guān)系；（3）提供穩(wěn)定的電壓源；（4）清洗、疏通噴嘴座。

故障原因：（1）氫氣、空氣、載氣中的混有雜質(zhì)造成氣體組分不純；（2）氫氣、空氣、載氣在氣路中的流量比不適當(dāng)；（3）電氣裝置接地、屏蔽不良；（3）噴嘴污染；（5）氣路系統(tǒng)漏氣。

解決方案：（1）更換氣源或再生氫氣及空氣濾清器；（2）調(diào)整氫氣、空氣和載氣的流量；（2）檢查地線是否接好，有無(wú)外電場(chǎng)干擾；（3）清洗噴嘴；（4）消除漏風(fēng)。

3.3 出峰故障

3.3.1 前延峰

出現(xiàn)故障原因：（1）氣體樣品在取樣過(guò)程中出現(xiàn)凝結(jié)；（2）氣體樣品在分析儀色譜柱中冷凝；（3）載氣流量過(guò)低；（4）進(jìn)樣口汽化溫度過(guò)低。

相對(duì)應(yīng)的處理方法：（1）增加汽化減壓閥保證樣品不出現(xiàn)凝結(jié)；（2）提高恒溫箱溫度，縮短進(jìn)樣時(shí)間；（3）提高載氣流量；（4）提高汽化減壓閥溫度并減小進(jìn)樣量。

3.3.2 拖尾峰

出現(xiàn)故障原因：（1）色譜柱中存在固體碎屑；（2）色譜柱使用不當(dāng)或色譜柱效差，樣品與載體之間相互作用；（3）色譜柱溫度過(guò)低。

相對(duì)應(yīng)的處理方法:（1）立柱老化更換新備件；（2）重新選擇色譜柱，使用極性強(qiáng)的填料；（3）適當(dāng)提高色譜柱內(nèi)部溫度。

3.3.3 平頂峰

出現(xiàn)故障原因：（1）超出記錄儀的測(cè)量范圍；（2）流量過(guò)大。

相對(duì)應(yīng)的處理方法：（1）改變記錄儀的工作范圍或減少流量；（2）減少流量。

4 在線色譜儀的維護(hù)

由于需要連續(xù)生產(chǎn)，在線色譜通常需要全天侯運(yùn)行，維護(hù)人員需要特定的時(shí)間對(duì)儀器系統(tǒng)進(jìn)行清洗和維護(hù)。一旦維修時(shí)間較長(zhǎng)，必須根據(jù)儀器的實(shí)際使用情況，對(duì)儀器的關(guān)鍵部位進(jìn)行徹底的清洗和保養(yǎng)。

在線色譜儀常用于有機(jī)物的定量分析。儀器運(yùn)行一段時(shí)間后，容易因靜電而吸收更多的灰塵。除了灰塵堆積外，電路板和電路板插座經(jīng)常被一些有機(jī)蒸汽吸附。由于某些有機(jī)物的冰點(diǎn)較低，固化后的有機(jī)物通常在注入口分離。使用一段時(shí)間后，管道內(nèi)徑變薄，甚至被有機(jī)物堵塞。TCD 檢測(cè)儀在使用過(guò)程中易受有機(jī)物污染。氫火焰離子化檢測(cè)器長(zhǎng)期以來(lái)一直被用于有機(jī)物的分析，這些有機(jī)物往往落在噴嘴或收集器上。

4.1 儀器內(nèi)部的清洗

在線色譜儀關(guān)閉后，打開儀器的側(cè)板和背板，用儀器的空氣或氮?dú)獯祾邇x器內(nèi)部的灰塵。清洗后，應(yīng)使用水或有機(jī)溶劑清洗儀器內(nèi)部的有機(jī)污染物。水溶性有機(jī)物可以先擦拭，不完全清潔的地方可以用有機(jī)溶劑處理。不溶于水或可能與水反應(yīng)的有機(jī)物應(yīng)使用與水不反應(yīng)的有機(jī)溶劑進(jìn)行處理。在擦拭過(guò)程中，不要對(duì)儀器或其他部件的表面造成腐蝕或二次污染。

4.2 電路板的維護(hù)和清潔

維護(hù)前關(guān)閉在線色譜儀電源。首先，用儀表空氣或氮?dú)馇鍧嶋娐钒搴碗娐钒宀?。清潔時(shí)，用軟毛刷仔細(xì)清潔電路板和油箱中的灰塵區(qū)域。盡可能戴上手套，以防靜電或手汗影響電路板上的某些組件。清洗后，需要查看電路板、印刷電路板或電子元器件的使用情況，看是否有明顯的腐蝕。對(duì)于電路板上被有機(jī)物污染的電子元器件和印刷電路，用浸有酒精的脫脂棉仔細(xì)清洗，并擦拭電路板的接口和插槽。

4.3 樣品進(jìn)口清洗

在維護(hù)過(guò)程中，需要清洗在線色譜儀的樣品切斷閥、EPC、定量管等部件。玻璃襯套和隔板的清洗：用呆扳手小心地將樣品切斷閥從儀器上取下，用扳手將切斷閥等雜質(zhì)從閥芯內(nèi)清洗，清洗過(guò)程中不要?jiǎng)潅y芯表面。也可以直接用丙酮、無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑清洗、吹掃并使用。

4.4 定量管及EPC 的清洗和注意事項(xiàng)

在線色譜儀分析測(cè)量有機(jī)物和聚合物時(shí)，許多有機(jī)物的凝固點(diǎn)較低。在定量管布置過(guò)程中，一些有機(jī)物在定量管內(nèi)凝固。

長(zhǎng)期使用在線色譜儀后，定量管內(nèi)徑變小，甚至完全堵塞。定量管堵塞后，進(jìn)樣量減小，峰面積變小，分析結(jié)果偏低。無(wú)論定量管是否堵塞，在維護(hù)期間都需要清潔。清洗一般選用丙酮、無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑。有時(shí)用簡(jiǎn)單的清洗方法很難清洗嚴(yán)重堵塞的調(diào)節(jié)管和定量管，還需要其他輔助機(jī)械方法。選擇合適的鋼絲厚度，簡(jiǎn)單疏通分流，然后用丙酮、無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑清洗。

對(duì)于EPC 控制的在線色譜儀，由于長(zhǎng)期使用，一些載氣中含有的雜質(zhì)可能進(jìn)入EPC 模塊，隨時(shí)可能造成EPC 部分氣路的堵塞，改變載氣輸出口壓力。因此，在投用載氣前一定對(duì)載氣單元的氣路進(jìn)行檢查和吹掃。

4.5 色譜儀檢測(cè)器的清潔

TCD 檢測(cè)器在使用過(guò)程中可能會(huì)被冷凝液或樣品中包含的其它物質(zhì)污染。一旦TCD 檢測(cè)器受到污染，色譜儀的基線就出現(xiàn)波動(dòng)，噪聲就會(huì)增加，檢測(cè)器必須清潔。

FID 檢測(cè)器清洗：FID 檢測(cè)器結(jié)果簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)快、線性范圍寬、穩(wěn)定可靠，使用范圍廣。但是，在長(zhǎng)期使用中，噴嘴和集熱器之間容易積碳，或在噴嘴和集熱器中沉積有機(jī)物。對(duì)于氫火焰離子化碳或有機(jī)沉積，檢測(cè)器噴嘴和收集器可以用丙酮、甲苯、甲醇和其他有機(jī)溶劑清洗。當(dāng)碳沉積層太厚而無(wú)法清潔時(shí)，使用細(xì)砂紙仔細(xì)打磨檢測(cè)器較厚的部分。研磨時(shí)小心不要損壞檢測(cè)器。初步打磨后，用軟布擦拭污染部位，最后用有機(jī)溶劑清洗，一般可以消除。

5 結(jié)語(yǔ)

在線氣相色譜的應(yīng)用極大地促進(jìn)了化工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。為了提高在線氣相色譜的重要性和應(yīng)用水平，在線氣相色譜將在化工生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。