解決方案-氣相色譜法在測定焦爐煤氣成分含量中的應用

                                       含有C2的煤氣譜圖                                                                含有C2/C3的煤氣譜圖

引言：

在煉焦生產焦炭的過程中，由裝煤爐在焦爐炭化室中干餾時產生的黃褐色汽氣混合物，稱為焦爐煤氣。焦爐煤氣組成很復雜，有毒有害成份繁多，如含氮化合物、含硫化合物、碳氫化合物等，主體部分的燃燒發光組分、燃燒發熱組分及惰性氣體等。

目前國內焦爐煤氣組分檢測方法有《人工燃氣主組分的化學分析方法》GB12205-90標準、《人工煤氣和液化石油氣常量組分氣相色譜分析法》GB/T 10410-2008標準、《焦爐煤氣組分氣相色譜分析方法》GB/T 28901-2012。其中GB12205-90是以奧氏式氣體分析儀進行測定速度慢，誤差大。GB/T 10410-2008、GB/T 28901-2012是用氣相色譜儀分析焦爐煤氣組分，但是需要多次進樣才能夠得到3張譜圖，不僅效率低下而且不能夠在一張譜圖上顯示所有的組分峰信息，這給定量的結果計算帶來了不必要的麻煩。

為了提高分析精度、縮短分析時間提高工作效率、簡化分析手段、方便定量結果計算，我們開發了專門應用于焦爐煤氣分析的三閥五柱氣相色譜解決方案，本分析解決方案是專門使用氣相色譜法測定粗煤氣以及凈化后的主要產品凈煤氣。測定的主要組分有氫H2、氧O2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、氮N2、甲烷CH4、乙烯C2H4、乙烷C2H6、丙烯C3H6、丙烷C3H8等等。該儀器采用了雙熱導檢測器（TCD）、自動進樣、自動切割的自動化流程，一次進樣即可在一張譜圖上顯示焦爐煤氣中包含H2，O2、N2 、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8所有組分峰的信息。

在分析中影響定量結果計算的有害組分H2S、H2O、NH3、氮氧化物等組分滯留在預柱中被反吹放空，不影響煤氣組分的常量結果計算的同時，還提高了色譜分析柱的使用壽命、分析系統的穩定性和可靠性。

方法原理：

使用帶有熱導檢測器的氣相色譜儀，通過焦爐煤氣專用柱來分離試樣中的組分，并通過數據處理系統記錄下各組分的色譜峰高度數值。在相同操作條件下，采用校正歸一化法分析已知組分含量的標準氣體，把測得的色譜峰高度與標準氣色譜峰高度相比較，來計算試樣中的各組分含量。

實驗儀器：

氣相色譜儀型號： 上海荊和AnalyElf G60氣相色譜儀（三閥五柱雙TCD）

氮          氣： 40L鋼瓶氣 （純度＞99.999%）

高純氫氣發生器： XGH-300

無油空氣發生器： XGA-2000

氣相色譜條件：

實驗結果：

標樣結果譜圖

標樣重復性指標

C3H8、C3H6 濃度為100ppm的譜圖

結論：

該流程分析焦爐煤氣中的H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C3H8、C3H6等組分20分鐘即可完成，如果不需要分析C3組分可縮短至12分鐘，各組分重現性均小于3%，丙烷 、丙烯可檢測到100ppm，其他組分最小可檢測20-50ppm以上。該解決方案柱負荷大，自動化程度高，具有高效高準確度，一次進樣可得到焦爐煤氣的各個組分的含量，且可同時提供熱值計算，此方法滿足《焦爐煤氣組分氣相色譜分析方法GB/T 28901-2012》中的相關要求。