張玲芝 李瑞紅 申海根 李建國 曹戰(zhàn)釗 李鳳霞

(安陽鋼鐵股份有限公司)

氣相色譜法測定轉(zhuǎn)爐煤氣成分的試驗(yàn)方法及應(yīng)用

張玲芝 李瑞紅 申海根 李建國 曹戰(zhàn)釗 李鳳霞

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了利用單閥三柱技術(shù)，以高純氬氣作為載氣，使用校準(zhǔn)曲線，一次進(jìn)樣，同時(shí)測定轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分的氣相色譜試驗(yàn)方法，測量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，方法簡便、快捷，取得了較好的效果。

氣相色譜 轉(zhuǎn)爐煤氣 校準(zhǔn)曲線

0 前言

轉(zhuǎn)爐煤氣是一種高濃度的易燃、易爆、劇毒性氣體，也是一種極其重要的能源，為保證煤氣回收的數(shù)量、質(zhì)量和運(yùn)行安全，準(zhǔn)確測定轉(zhuǎn)爐煤氣中主要成分非常關(guān)鍵。而在采用吹氧冶煉的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，其煤氣成分隨冶煉階段呈周期性變化，氣相色譜通用的單點(diǎn)校準(zhǔn)已不再適用，為此，擬采用多點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)方法

用取氣袋進(jìn)行樣品的采集，按相應(yīng)條件調(diào)整好儀器，待基線穩(wěn)定后，用十通閥氣體進(jìn)樣器自動定量進(jìn)樣，到16min時(shí)進(jìn)行氣路切換；采用標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖進(jìn)行定性分析，標(biāo)準(zhǔn)曲線采用三級校準(zhǔn)，煤氣成分含量用外標(biāo)法峰面積進(jìn)行定量。

1.2 主要儀器及試劑

上?？苿?chuàng) GC9800TP型氣相色譜儀：TCD檢測器，十通閥氣體進(jìn)樣器，色譜填充柱三根：TDX-01、3×15A和 SE-30；HW-2000色譜工作站。

試劑：大連大特標(biāo)準(zhǔn)氣體、轉(zhuǎn)爐煤氣試樣

1.3 試驗(yàn)條件

柱箱溫度：70℃；檢測器溫度：120℃；載氣：高純氬氣；柱前壓：0.15M Pa；橋流：70 mA；進(jìn)樣量：1 mL。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

先利用單種標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行定性，煤氣各組分保留時(shí)間為：H21.8min，O2約3.4 m in，N2約3.8min，CH4約10.8min，CO2約為18.5 m in，然后利用混合標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行定量，標(biāo)準(zhǔn)氣體成分含量見表1：

表1 標(biāo)準(zhǔn)氣體成分及含量

按上述色譜條件進(jìn)行成分測定，得到譜圖，2號標(biāo)準(zhǔn)氣體譜圖如圖1所示，經(jīng)工作站自動計(jì)算后的結(jié)果見表2：

表2 三種標(biāo)準(zhǔn)氣體分析結(jié)果

圖1 標(biāo)準(zhǔn)氣體譜圖

由以上結(jié)果可以看出，煤氣主要成分百分含量和峰面積線性關(guān)系良好(相關(guān)系數(shù)＞0.99)。

1.5 試樣分析

取一袋試樣，用十通進(jìn)樣閥自動控制進(jìn)樣量1 mL。經(jīng)工作站自動計(jì)算(保留二位小數(shù))，其結(jié)果見表3。

表3 轉(zhuǎn)爐煤氣成分及含量

由表3可以看出，在確定的色譜條件下，轉(zhuǎn)爐煤氣各組分得到了很好的分離，并且主要成分含量在所繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍之內(nèi)，可以利用校準(zhǔn)曲線進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)條件的確定

1)色譜柱的選擇。由于所測定的煤氣組分是無機(jī)物和低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮瑧?yīng)選擇固體吸附劑作為柱子填充料，通過驗(yàn)證，選擇 TDX-01分析CO2，3×15 A分子篩分析 H2、N2、O2、CO、CH4等。

2)載氣種類的選擇。由于使用的是 TCD檢測器，而煤氣組分含有 H2，為了提高檢測的靈敏度和檢測組分有響應(yīng)，選擇高純氬氣作為載氣。

3)柱箱溫度的選擇。柱溫的選擇從50℃～100℃每間隔10℃實(shí)驗(yàn)一次，最終選出較為理想的溫度 70℃。

4)檢測器溫度的選擇。由于煤氣組分除含有O2、CO、CO2外，還有 H2、N2、CH4等成分，根據(jù)樣品中各組份完全分離的原則，通過試驗(yàn)，確定檢測室溫度為120℃。

2.2 準(zhǔn)確度對比試驗(yàn)

對三個(gè)階段煤氣試樣用單點(diǎn)校準(zhǔn)和多點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行分析處理，最終結(jié)果保留二位小數(shù)。轉(zhuǎn)爐煤氣是由O2、CO、CO2、H2、N2組成，結(jié)果應(yīng)在100％左右(見表4)：

表4 單點(diǎn)校準(zhǔn)和多點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果比較

由表4可以看出，由于轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分含量波動范圍很大，單點(diǎn)校準(zhǔn)已不再適合，而采用多點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可信程度都要好于單點(diǎn)校準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1)該方法確定的試驗(yàn)條件，煤氣主要成分的百分含量在一定范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性，相關(guān)系數(shù)都在0.99以上，可準(zhǔn)確地測定出轉(zhuǎn)爐煤氣成分，為安全回收煤氣，提高回收率，充分實(shí)現(xiàn)資源的二次利用，提供了有力保障。

2)利用所做的標(biāo)準(zhǔn)曲線測定、處理混合煤氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣，通過一段時(shí)間的結(jié)果比對，效果比原來的單點(diǎn)校準(zhǔn)要好。

[1]劉國詮，余兆樓.色譜柱技術(shù)叢書 -色譜柱技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：39～40.

[2]吳鈞烈.色譜柱技術(shù)叢書 -氣相色譜檢測方法.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：56～60.

(接第56頁)進(jìn)行現(xiàn)場檢查，不要忽視。

3 結(jié)語

針對焦化生產(chǎn)易燃易爆物品多，氣體介質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，通過采用安全確認(rèn)等技術(shù)措施及管理措施，能夠有效避免作業(yè)環(huán)境確認(rèn)不到位、現(xiàn)場處置不當(dāng)、管理缺失等造成的事故，確保焦化生產(chǎn)動火作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。

4 參考文獻(xiàn)

[1]賴桂蘭，劉韻秋，董剛.有限空間作業(yè)事故成因主預(yù)防對策.化工安全與環(huán)境，2008(7)：12-13.

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2009—9—22