淺談焦?fàn)t煤氣中硫化氫的氣相色譜法測定

張東波 安占來 楊帆

摘 要：相比于傳統(tǒng)的碘滴定法，氣相色譜法具有操作簡便、檢驗(yàn)效率高、受干擾因素小的優(yōu)點(diǎn)，是焦化企業(yè)煤氣化驗(yàn)的重要技術(shù)手段。其準(zhǔn)確高效的測量數(shù)據(jù)為企業(yè)的安全清潔生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量提高提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣;硫化氫;氣相色譜法;煤氣化驗(yàn)

1 氣相色譜法檢測的基本原理

氣相色譜檢測的基本原理是利用待測樣品吸附或溶解能力不同，來確定待測樣品的成分組成及含量多少。不同的硫化物樣品組分由于吸附能力的不同，經(jīng)過色譜分離柱進(jìn)入吸附劑和檢測器（FPD）的時間也會有不同。吸附能力較弱的組分在檢測器色譜柱內(nèi)的流動速率較慢，吸附能力強(qiáng)，分配系數(shù)小的組分能較快地從色譜柱末端流出，因而也在記錄儀上留下了不同保留時間的色譜圖，使兩者得到區(qū)分。據(jù)此則可分析硫化物的色譜峰的大小，通過對比雙對數(shù)校正曲線，從而確定該檢測樣品的硫濃度，確定其含量。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)儀器和材料

儀器：3420型帶有火焰光度檢測器的氣相色譜檢測儀，檢測限Mt<2×10-11/sec（n-C16）。

材料：硫化氫標(biāo)準(zhǔn)氣，H2S含量為2720mg/m2（平衡氣為氮?dú)猓?H2S含量為529mg/m2（平衡氣為氮?dú)猓?/p>

2.2 色譜條件

色譜柱：H2S專項(xiàng)色譜柱。

定量管：聚乙烯管，規(guī)格長為30mm，內(nèi)徑1mm。經(jīng)過多次試驗(yàn)，選擇該種類型規(guī)格的定量管，可使儀器具備更大的分析范圍（50～3000mg/m3）。在煤氣中H2S濃度較低時（50mg/m2）可準(zhǔn)確檢測;H2S濃度較高時（3000mg/m3）不出現(xiàn)雙頭峰。

2.3 色譜操作條件

氣體流速：氮?dú)猓ㄝd氣）30mL/min;氫氣（助燃?xì)猓?40mL/min;空氣（助燃?xì)猓?0mL/min。

檢測條件：柱溫70℃;進(jìn)樣50℃;檢測溫度200℃;衰減1;量程9。其中柱溫是一項(xiàng)重要的色譜參數(shù)，直接影響到待測組分在色譜柱中的出峰速度和分離度。經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)柱溫設(shè)定為70℃時，組分分離速度和分離效果較好。

2.4 樣品采集與注入

待測氣體采用注射器到煤氣管網(wǎng)脫硫塔前后，分別對未脫硫和脫硫后的煤氣樣品進(jìn)行現(xiàn)場采集，取樣量為100mL。測定時，直接將20mL樣品注入PFD檢測器即可。

2.5 樣品的定性與定量

樣品的定性：在上述的色譜條件和試驗(yàn)要求下，點(diǎn)火后通入待檢測標(biāo)氣，可得到兩種濃度標(biāo)氣的色譜圖。

樣品的定量：本色譜儀與“色譜儀工作站”軟件配套使用。軟件內(nèi)設(shè)置了不同濃度標(biāo)準(zhǔn)氣的模板，利用峰面積的平方根進(jìn)行的單點(diǎn)校正法，根據(jù)色譜圖曲線自動計(jì)算出樣氣的濃度。受試驗(yàn)環(huán)境溫度、濕度的影響，為保證模板套用和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，每次做樣氣前需對模板進(jìn)行更新。

3 對檢測結(jié)果的討論與分析

3.1 方法的準(zhǔn)確度

在優(yōu)化色譜條件下，采用加入一定量標(biāo)準(zhǔn)氣體的回收實(shí)驗(yàn)對該方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如下表：

通過以上檢驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合機(jī)組標(biāo)氣的測定數(shù)據(jù)，表明該測量儀器在不同濃度標(biāo)氣下重復(fù)性存在一定差異，但誤差值較小，完全不影響生產(chǎn)需要。

3.2 精密度試驗(yàn)

通過對現(xiàn)場取樣樣品和6次測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的精密度試驗(yàn)，表明測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差S為2.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.7%，表明精密度理想，數(shù)據(jù)重現(xiàn)程度良好。

3.3 對比試驗(yàn)

為了對比氣相色譜法與傳統(tǒng)的碘滴定法在測量結(jié)果上的偏差，我們分別采用兩種方法對同一樣氣進(jìn)行了化驗(yàn)，做了多組對比試驗(yàn)。下表為對我廠脫硫塔塔后樣氣的幾組測定數(shù)據(jù)：

通過以上兩種方法的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，兩種方法的測定結(jié)果差異很小，而氣相色譜法由于減少了化驗(yàn)中很多人為因素，因而測量結(jié)果較化學(xué)吸收法更為準(zhǔn)確。從整體來看，氣相色譜法測量數(shù)據(jù)結(jié)果較之偏高，因而很正確地反映了樣氣的成分含量，特別是對較低濃度的硫化氫氣體檢驗(yàn)，氣相色譜法的準(zhǔn)確率更高。

4 氣相色譜法檢測操作的幾個注意事項(xiàng)

為提高檢測的適用性和準(zhǔn)確性，對于高濃度樣品測定，可按照一定比例將待測樣氣與空氣混合，將其稀釋后測定，通過換算后求值;針對低濃度樣品測定，可采取提高儀器操作條件，提高高壓的辦法。此外，操作中還要嚴(yán)格控制FPD檢測器的測量溫度和時間，避免色譜柱的變質(zhì)和檢測器的污染，以影響檢測結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

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