周淑珍 張玲芝 曹戰(zhàn)釗 周群 申海根

(安陽鋼鐵股份有限公司)

混合煤氣成分測定方法探討

周淑珍 張玲芝 曹戰(zhàn)釗 周群 申海根

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對混合煤氣成分測定方法進行了探討。采用多點校準進行定量,可準確測定混合煤氣的成分,同時,也可代替單點校準法測定焦爐煤氣、高爐煤氣單種氣體。

混合煤氣 氣相色譜 單點校準 多點校準

0 前言

焦化、鋼鐵行業(yè)的焦爐煤氣、高爐煤氣成分的測定,一般采用氣相色譜法,且由于其成分相對穩(wěn)定,采用單點校準可準確定量。然而對于混合煤氣,由于其配比的變化以及單種煤氣本身成分的波動,造成其主要成分變化范圍很大,單點校準已不再適用,可采用多點校準法 (校準曲線)進行定量。下面筆者就使用標準氣體制作校準曲線,然后利用校準曲線測定、分析混合煤氣的方法進行分析探討。

1 試驗

1.1 主要儀器

試驗用主要儀器為:GC9800TP型氣相色譜儀,配 TCD檢測器,十通閥氣體進樣器,HW-2000色譜工作站。色譜柱:混合分子篩填充柱 (兩根,TDX-01;13×5A)。用高純氬氣作為載氣[1]。

1.2 試驗方法

按相應條件調(diào)整好儀器,待基線穩(wěn)定后,用十通閥氣體進樣器自動定量進樣,到 13 min時進行氣路切換;采用標準樣品的色譜圖進行定性分析,煤氣成分含量用外標法峰面積進行定量。

1.3 試驗條件

柱箱溫度:70℃;檢測器溫度:120℃;載氣:高純氬氣;柱前壓:0.15MPa;橋流:70 mA;進樣量:1 mL。

1.4 確定混合煤氣的理論濃度

根據(jù)近幾年來高爐、焦爐、轉(zhuǎn)爐實際生產(chǎn)中煤氣成分的測定結(jié)果,按可能出現(xiàn)的任意配合比例進行計算,得出混合煤氣的理論濃度范圍。經(jīng)計算各組分理論濃度范圍見表 1。

表1 各組分理論濃度范圍 %

1.5 制作標準曲線
先利用單種標準氣體進行定性,然后對三種標準氣體分別進樣分析。該標準氣體由化學標準物質(zhì)委員會監(jiān)制,大連大特氣體有限公司生產(chǎn),具體組分百含量見表 2。

表2 標準氣體化學成分 %

按上述色譜條件進行成分測定,得到色譜圖 (2號標準氣體色譜如圖 1所示),利用色譜工作站提供的功能得到多級校準曲線,各組分的標準曲線如圖 2所示。各組分的相關方程與相關系數(shù)見表 3。

圖1 標準氣體 (編號 2)色譜圖

圖2 各組分標準曲線

表3 各組分相關方程與相關系數(shù)

由圖 1、圖 2和表 3可看出,在上述條件下煤氣各組分分離效果很好,其煤氣主要成分含量在一定范圍內(nèi)和峰面積線性關系良好(相關系數(shù)≥0.98)。

1.6 試樣測定

對安鋼生產(chǎn)的混合煤氣進行采樣檢測[2],經(jīng)工作站自動計算 (保留兩位小數(shù),CmHn由差減法得到),其結(jié)果見表 4。

表4 混合煤氣測定結(jié)果 %

由表 4可以看出,在確定的色譜條件下,混合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準曲線的線性范圍之內(nèi),可以利用校準曲線進行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗條件的確定

2.1.1 色譜柱的選擇

由于所測定的煤氣組分是無機物和低沸點碳氫化合物的混合物,應選擇固體吸附劑作為柱子填充料,通過驗證,選擇 TDX-01分析 CO2,3×15 A分子篩分析 H2、N2、O2、CO、CH4等[3]。

2.1.2 載氣種類的選擇

由于使用的是 TCD檢測器,被測組份中含有H2和 N2,經(jīng)查不同載氣的 TCD橋溫 -橋流曲線圖,為了提高檢測的靈敏度和檢測組分有響應,確定使用高純氬氣作為載氣。

2.1.3 溫度選擇

根據(jù)樣品中各組份完全分離原則,通過大量的試驗,確定檢測室溫度為 120℃,柱溫箱溫度70℃。

2.2 方法驗證

針對混合煤氣的測定,目前無具體的國標方法,一般參照 GB10410.1《人工煤氣組份氣相色譜分析法》,該國標中對分析精密度未做要求。為了驗證此方法的適用性,以編號為 2的標準氣體作為試樣,分別采用單點校準 (分別以編號為 1和 3的標體作校準因子)和多點校準進行分析處理,最終結(jié)果保留二位小數(shù)。校準結(jié)果見表 5。

表5 標準氣體 (編號 2)單點校準和多點校準結(jié)果比較 %

由表 5可以看出,在煤氣主要成分含量波動很大時,用單點校準會產(chǎn)生較大誤差,而采用多點校準結(jié)果的準確性、可信程度都要好于單點校準。

3 結(jié)論

1)在該方法確定的試驗條件下,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,相關系數(shù)在 0.98以上,可準確地測定出混合煤氣成分。

2)利用所做的標準曲線測定、處理轉(zhuǎn)爐煤氣、焦爐煤氣、高爐煤氣及其二者或三者的任意配合比例的混合煤氣,通過一段時間的結(jié)果比對,要比原來所使用的單點校準的效果好。

[1] 曹戰(zhàn)釗,李鳳霞,申海根,等.氣相色譜法測定焦爐煤氣成份的探討.河南冶金,2006,14(1):29-30.

[2] 王志峰,張志忠,李獻宏,等.高爐、焦爐混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應用.河南冶金,2008,16(5):28-29.

[3] 劉國詮,余兆樓.色譜柱技術叢書—色譜柱技術.北京:化學工業(yè)出版社,2007:39～40.

D ISCUSSI ON ON COM POSITIONS DETERM INATI ONM ETHOD FORM IXED COAL GAS

Zhou Shuzhen ZhangLingzhi Cao Zhanzhao Zhou Qun Shen Haigen

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

The compositions determination methods of mixed coal gas are discussed.Multilevel calibration can accurately determine its composition and also compositions of coke oven gas and blast furnace gas in place of single calibration.

mixed coal gas gas chromatography single calibration multilevel calibration

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2010—5—19