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过程气相色谱仪的应用
时间:2016-09-22 点击次数:751

过程气相色谱仪的应用
引言
过程气相色谱仪(Process gas chromatograph。PGC),又称工业气相色谱仪,是目前应用比较广泛的在线分析仪器之一。它将工艺样品取出进行分离和测量,常用于工业流程的在线监测,自动循环分析不但可以实现自动化控制,还可以同时测量多种成分,广泛应用于石油化工、炼油、化肥、天然气、冶金等领域中。

工作原理
   色谱分析法是物理分析方法,它包括两个核心技术。*是分离技术,根据不同物质在固定相和流动相所构成的体系,即色谱柱中具有不同的分配系数而进行分离。被分析的试样由载气带人色谱柱,载气在固定相上的吸附或溶解能力要比样品组分弱得多,由于样品中各组分在固定相上吸附或溶解能力的不同,被载气带出的先后次序也就不同,从而实现了各组分的分离。各个组分按分离先后顺序从色谱柱末端流出,进入检测器。
   第二个核心技术是检测技术,检测器是气相色谱仪的关键部件,是一种测量、指示载气中各分离组分及浓度变化的装置。该装置通过不同的测量方式将各组分的浓度变化转变成易于测量的电信号,如电压、电流等信号,然后送到显示记录仪表中。检测器能否准确、及时检出信号,直接影响分析的定性、定量结果。目前常用的检测器有三种,即热导式检测器(TCD)、火焰离子检测器(FID)、火焰光度检测器(FPD)、TCD的测量原理是基于气体混合物的导热性不同。任何导热系数不同于纯载气的成分都可以被TCD检测出来。TCD主要由测量池和参比池组成,由热敏电阻构成惠斯通电桥。当只有载气通过时,电桥是平衡的,当被测样品经过测量池,气体混合物的导热系数的改变就引起了温度的改变,这就引起了电阻的改变,桥电路的偏离和样品的浓度是成比例的。这种测量范围较广,几乎可以测量所有非腐蚀性成分,从无机物到碳氢化合物,其zui低检测限一般为0.01%
   FID在使用时需要氢气和空气用于燃烧,如果气体混合物中包含着可燃的有机化合物,则在燃烧的过程中一个电极会捕捉到离子,然后就会在火焰的喷嘴和位于喷嘴之上的离子收集器之间形成一个电势,电流经过放大即产生测量信号。和基于浓度信号的TCD相比,FID的信号是和组分的质量流量成比例的。这种测量适用于对碳氢化合物进行高灵敏度微量分析,其zui低检测限为0.001%。。FPD主要用来测量含有硫和磷的微量化合物。被测物质在氢的火焰中燃烧时所发射的特定波长的光会被FPD测得。这种测量广泛应用于含磷和硫化物的分析,其测量范围一般在0.001%-0.01%之间。

结构组成
   过程气相色谱仪包括采样及预处理系统、分析检测单元、控制显示单元三部分。主机通常安装在取样点附近,工艺样品通过工艺管道上的取样点连续地进入取样装置,通过预处理系统去除杂质,在载气的携带下通过取样及柱切系统进入色谱柱,在色谱柱中进行分离,然后依次进入检测器。检测器通过放大电路将组分的浓度信号转换为电信号在本机显示或以模拟、数字量输出。程序控制器用预先确定的循环指令对分析仪进行自动操作,以实现进样阀、柱切换、分析流路切换、基线校正、分析循环开始与停止、自动衰减及存储信号等功能。

注意事项
 1)过程气相色谱仪的测量对象是气体和可汽化的液体,如样品是液体时,气相色谱仪应该有蒸汽和汽化器,保证色谱仪分析的是气样。2)分析流路数是指色谱仪具备分析多少个采样点样品的能力。目前,色谱仪分析流路zui多为31个,实际使用一般为1~3个。分析某*路的间隔时间是对所有流路分析一遍所经历的时间,所以多流路分析是以加长分析周期时间为代价的。一般推荐一台色谱仪分析一个流路。3)分析组分数是指单一采样点中zui多可分析的组分数,通常的分析不会需要太多的组分,而只对工艺生产有指导意义的组分进行分析,分析组分太多会使柱系统复杂化,分析周期加长,目前实际使用一般不超过6个组分。4)对于以氢气为载气或被测组分中含有可燃成分时,应采用防爆型过程气相色谱仪,如果有分析器小屋,应在屋内设置可燃气体报警器。

结语

随着石化装置规模的扩大和产量的提高,需要能够准确、及时地分析产品的组分的仪器,过程气相色谱仪正越来越多的应用到实际工艺生产中。在芳烃抽提分离、催化裂化、气分、催化重整、烷基化、MTBE等装置内都有大量应用,在乙烯裂解分离装置中就可达到16—30台之多,它有效保证了生产过程的正常运行,对提高产品质量和产量发挥了重要的作用。

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