色谱化验煤气中硫化氢含量

引言净化工艺低温甲醇洗与化学吸收或其它物理吸收方法相比具有无可比拟的优点，是一种高效的气体净化工艺。近年来，以天然气和煤为原料生产合成氨、合成甲醇、合成煤气等大型化工装置均采用低温甲醇洗净化工艺。其原理为：吸收了二氧化碳及硫化氢等酸性气体的低温甲醇（富甲醇）经过闪蒸解析再生后重复循环使用，通过分析再生后的甲醇（贫甲醇）中硫化氢含量判断再生塔运行情况，如若其中硫含量大幅超标会导致净化精制气中总硫含量升高，进而影响后续合成触媒活性，对工艺的长期运行产生不良影响。甲醇中硫化氢分析方法大多采用沉淀过滤后分解碘量法，是由GB/T1106.1-1998碘量法测定天然气中硫化氢分析方法改进而来。此方法分析时间长，实验过程注意事项较多，稍有不慎就会出现空白与样液滴定差值为负数。然而，仪器分析方面的文献报道尚不多，查阅到一篇“热再生甲醇中硫化氢的测定”的文献，使用的是高灵敏度PFPD脉冲火焰光度检测器。采用硫化氢标气六通阀定量管进样建立校正表，样液分析用10ul注射器进样1ul，以标气为标准，定量液体样品？我看不明白，对这方面有兴趣的朋友可以在网上搜索这篇文章看看。目前气相色谱仪分析微量硫化物专用的检测器有：SCD硫化学发光检测器（检测限1ppb）、PFPD脉冲火焰光度检测器（检测限20ppb）、FPD单火焰光度检测器（检测限0.1ppm）和FPD（DFPD）双火焰光度检测器（检测限1ppm），以硫化氢计，灵敏度由高到低，本文使用SP3420A气相色谱仪FPD双火焰光度检测器分析甲醇中微量硫化氢含量。1、所需仪器情况1.1 仪器配置：FPD检测器+TCD检测器+填充柱进样口+毛细管分流进样口+进口六通阀（四氟阀芯）+ 国产六通阀（后加装）+ 3根填充柱（自填装）1.2 仪器使用参数：柱箱95℃，汽化室150℃，TCD检测器150℃，热丝180℃，FPD检测器200℃，高压 -360V。 1.3 仪器气路图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669388_2156493_3.png TCD检测器气路图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016100107353992_01_2156493_3.png FPD检测器气路图1.4分析项目水煤气中硫化氢分析（防吸附六通阀+自制0.1ml定量管+2米1/8英寸PQ聚四氟柱+FPD检测器，H2S含量600-1500ppm）。贫甲醇中水分分析（填充柱进样口+1.8米1/8英寸GDX聚四氟柱+TCD检测器测量臂，H2O含量0.2-0.6%）。高含量H2S、SO2和合成闪蒸气中水分分析（国产六通阀+2米1/8英寸GDX102/501不锈钢柱+ TCD检测器参比臂，这三个样每两周分析一次，H2S含量8-15%，SO2含量2-5%，水分含量3-8%）。2、贫甲醇中硫化氢分析实验2.1六通阀串联汽化室试验首先说一下购买这台色谱器的原因，一是用TCD检测器替代水分测定仪分析贫甲醇中水分含量，减少卡尔费休试剂的消耗，二是当分析甲醇合成精制气中微量硫的SCD检测器出现问题的时候，FPD检测器能够给予某些方面的支持（2015年5月27日，SCD光电倍增管微电流放大器意外损坏，两台色谱合二为一，SP3420A色谱仪的FPD微电流放大器确保了最为重要的分析数据报出），三是 TCD/FPD检测器的应用与开发。仪器的调试还算顺利，TCD检测器基线/噪声/漂移均符合要求，在调试FPD检测器时遇到点问题，采购合同里要求FPD检测器检测限，气体中硫化氢1ppm，当时的情况是进10ppm硫化物标气仪器没有响应，几番调整不见效果，厂家调试人员回厂后带来一个特制分流接头（见下图），用这个接头替代了毛细管分流汽化室，成功的检测出1ppm硫化氢。从10ppm不岀峰到1ppm有响应，我们都知道FPD检测器对硫化物浓度的响应信号是开平方的关系，变化如此之大，根源竟是这个毛细管分流汽化室，印象非常的深刻。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023473682_01_2156493_3.jpg FPD最低检出限实验0.49ppm/0.25ppm/0.12ppm硫化氢谱图安装在柱箱内特制分流接头（早已不用，所以没有连接载气和毛细柱）请大家仔细看图片中文字注解，想一想进入到毛细管中的载气（携带定量管中样气）是不和这个金属分流接头接触的，这一点很重要，对我后面的实验方法是有所启迪的。微量硫化物分析，样气（液）应避免经过未做硫钝化处理的金属管路和器件！给予SCD检测器最好的支持就是接近它的检测限，厂家调试结束后，我自己又做了FPD检测器最低检出限实验，用自制的3ml-5ml定量管和聚四氟填充柱，关闭空气2，双火焰变单火焰，调整空气氢气比例，调升PMT高压为-700V，检测出0.12ppm硫化氢（受检测器喷嘴、材料、原理的限制，很难检测到小于0.1ppm硫化氢），和我预想有些差距。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016100200485126_01_2156493_3.pngFPD最低检出限实验0.49ppm/0.25ppm/0.12ppm硫化氢谱图作为中控分析用仪器，仪器所有的分析项目应用、开发全部是在不改变仪器运行参数情况下进行，做到了操作简单，一机多用。回到正题 2.1六通阀串接气化室试验，没有办法，甲醇中硫化氢分析必须要使用这个分流汽化室。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023501938_01_2156493_3.png 六通阀串接分流汽化室前后FPD气路图六通阀串接分流汽化室后的气路和厂家调试FPD检测器不出峰时的气路基本一样，不同的地方是汽化室毛细管接头换填充柱接头，毛细管柱换填充柱。试验结果和我预想的一样，这个分流汽化室对硫化氢吸附严重，且进完高含量甲醇后，色谱柱对气体样中硫化氢也产生了较大的吸附。怎样避免汽化室对微量硫化氢的吸附？怎样实现气体中硫化氢和液体中硫化氢分析互不干扰？请看下节，我是怎样解决这两个棘手难题的。2.2柱头进样加双柱共用FPD检测器贫甲醇中硫化氢分析试验凭借多年仪器维修、仪器分析工作方面的经验，很快就联想到柱头进样和双柱并联色谱气路的应用方案。其实创新的最大难点是我们想不到，很多方法非常简单，“一看即懂、一点即透”。柱头进样就是把色谱柱深入到汽化室距离隔垫2-3mm位置，使进样针进入到色谱柱中，样液在柱中气化，最大程度减小样品和汽化室的接触。双柱共用FPD检测器就是新增加一路载气、一根色谱柱。两根色谱柱入口相互独立，两色谱柱出口并联在一起再接检测器，好想法，好方案，好方法，在这里我用三个好为自己点赞! 接下来就是改装实验过程。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023544171_01_2156493_3.png2.2.1去掉分流汽化室中玻璃衬管http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023560701_01_2156493_3.png 分流汽化室结构图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023555928_01_2156493_3.png 旋开进样器螺帽、隔垫支撑套，取出玻璃衬管2.2.2分流汽化室转填充柱接头扩孔http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016093023580302_01_2156493_3.png 按图扩孔让色谱柱顺利穿入2.2.3 制做专用柱头进样PQ聚四氟色谱柱http://ng1.17img.

色谱峰丢失的案例 - 硫化氢不见了 概述：用系统气相分析煤气项目，在系统测试中的一点小疏忽，造成常量硫化氢组分色谱峰的丢失。故障原因其实很简单，不过有些细节问题是非常需要注意的。前些日子，在实验室调试一台分析煤气的系统GC，遇到一点小问题，说来好像很简单，不过问题的发现比较有意思，特地记录一下。仪器状况：Shimadzu GC-2014C，带有热导检测器。采用VICI公司的气动十通阀和六通阀，搭建了一个十通进样反吹加六通色谱柱切换的系统。（系统结构框图暂时不列出了，是比较常见和通用的系统，本文的重点也不在讲授系统原理。）标准样品的组成：氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、硫化氢，各个组分的含量均不低于5%（氢气为底气）。系统搭建完成之后，测试标准样品谱图如下（出峰顺序见色谱图）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507012328_552898_1604036_3.jpg各个色谱峰分离良好，可以确证系统的时间程序比较合适。然后进行了重复性的测试，发现了奇怪的问题，硫化氢色谱峰不见了（其他色谱峰重复性良好），如图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507012328_552899_1604036_3.jpg又进样一次，结果相同。于是就陷入困惑了，莫非时间程序出了问题？系统中有分子筛色谱柱，如果时间程序错误，可能会使硫化氢被吸附而导致不出峰。但是可能性应该不大，其他色谱峰的保留都比较稳定，莫非硫化氢的保留会变化？正在困惑的时候，一起做实验的同事突然说了一句话：“怎么没有闻到臭鸡蛋味呢？”一下就恍然大悟了，原来硫化氢被标气钢瓶的减压阀吸附掉了。第二和第三次进样的时候，钢瓶开关是关闭的，每次进样的都是减压阀体内的标准气体（每次进样体积不大，这样主要为了节省）。在十几二十分钟内，硫化氢被不锈钢的减压阀吸附掉了。于是打开钢瓶开关，进样测试，结果OK。小结：在分析微量硫化物的时候，系统惰性的问题非常重要。否则会因为微量硫的严重吸附造成定量的问题。常量分析的时候，往往会忽略这一点。这一次是鼻子立功了，呵呵。