一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，該氣相色譜儀包括兩個六通閥、一個十二通閥、兩個三通截止閥、四根色譜柱、兩根定量管、兩個阻尼閥及TCD檢測器；本發(fā)明采用三通截止閥、六通閥、十二通閥、阻尼閥及單TCD檢測器組合，通過閥柱切換技術實現(xiàn)對煉廠氣組分的分析。本發(fā)明可應用于煉油廠、大專院校等對煉廠氣組分的分析，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉。
【專利說明】—種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分析催化裂化產(chǎn)物的分析儀器，尤其涉及一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀。
【背景技術】
[0002]隨著煉油工藝的發(fā)展和加工深度的提高，加工過程中副產(chǎn)的煉廠氣產(chǎn)量也隨之增力口，研究煉廠氣的組成是研究煉油工藝和綜合利用煉廠氣的基礎。但煉廠氣的組分復雜，分離分析較為困難。早期采用多臺色譜、將結果關聯(lián)歸一化分析煉廠氣組成，但其分析效率低，分析成本高且結果誤差較大(精細石油化工，2013，30(5): 83?86)。上世紀80年代，惠普公司首先開發(fā)出了應用于煉廠氣分析的四閥五填充柱雙TCD檢測器的多維氣相色譜儀(廣東化工，2012，39(228): 37?38)，利用閥切換技術實現(xiàn)分離和檢測過程，極大減少了分析誤差和降低了分析成本。之后，相繼出現(xiàn)了毛細管柱-填充柱組合或全毛細柱的多維氣相色譜分析系統(tǒng)，且在檢測器的配置上，出現(xiàn)了多個T⑶和FID的組合實例(分析化學，2000，28(10): 1263?1266 ;化學分析計量，2012，21(5): 67?69)。盡管 Agilent 公司推出的四閥七柱雙TCD+TCD檢測器的三通道氣相色譜系統(tǒng)為迄今為止最完美的煉廠氣分析系統(tǒng):(I)第一通道，采用十通進樣反吹閥、兩路氣體、兩根色譜柱分析氫氣；(2)第二通道，采用十通進樣反吹閥、兩路氣體、兩根色譜柱分析輕烴組分；(3)第三通道，采用十通進樣反吹閥、六通隔離閥、兩路氣體、三個色譜柱分析永久性氣體。但其需要六路氣體、七根色譜柱、三個檢測器，配置極為復雜，制作成本高昂。因此，目前應用最為廣泛的仍為三閥四柱T⑶+FID雙檢測器的煉廠氣分析系統(tǒng)(石油化工，2004，33 (10): 983?986 ;現(xiàn)代儀器，2004，6: 48?51 ;江西石油化工，2004，16(1): 23?26)，該系統(tǒng)可成功分離分析C02，H2,CH4, O2, N2, CO, C1?C5，少量C6+。但其仍需三路氣體、TCD+FID雙檢測器才能完成對煉廠氣的分析。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是彌補已有技術的不足，提供一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，采用三通截止閥、六通閥、十二通閥、阻尼閥和單T⑶檢測器組合，僅靠閥切換技術、單次程序升溫來實現(xiàn)對煉廠氣組分的分析，包括對C02、H2, 02、N2, CO、crc5及少量C6+組分的分析。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，特點在于該色譜儀包括兩個六通閥、一個十二通閥、兩個三通截止閥、四根色譜柱、兩根定量管、兩個阻尼閥及TCD檢測器，其中，第一個六通閥的第一通道與第一個三通截止閥右路相連，第一個三通截止閥的中路與載氣管線相連，第一個六通閥的第二通道與十二通閥的第一通道相連，第一個六通閥的第三、第六通道分別與第一根定量管的兩端相連，第一個六通閥的第四通道為樣品入口，第一個六通閥的第五通道與十二通閥的第十通道相連，十二通閥的第二通道與第一根色譜柱的一端相連，第一根色譜柱的另一端與第一個阻尼閥的左端相連，第一個阻尼閥右端與第二個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，十二通閥的第五、第八通道分別與第三根色譜柱即預切反吹色譜柱的兩端相連，十二通閥的第七、第六通道為輔助氣的出入口，十二通閥的第九、第十二通道分別與第二根定量管的兩端相連，十二通閥的第十一通道為樣品的出口，第二根色譜柱的另一端與第二個六通閥的第一通道相連，第二個六通閥的第二、第三通道分別與第四根色譜柱的兩端相連，第二個六通閥的第四通道與第二個三通截止閥的右路相連，第二個六通閥的第五、第六通道分別與第二個阻尼閥的兩端相連，第二個三通截止閥的中路與T⑶檢測器相連。
[0005]所述的六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口、阻尼閥以及六通閥和十二通閥之間的管線均置于恒溫加熱箱中，所述四根色譜柱置于柱箱中，恒溫加熱箱和柱箱的控溫范圍為室溫?350°C。
[0006]所述的四根色譜柱中，第一根色譜柱為用于分析Cf C5及少量C6+組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，第二根色譜柱為用于分析CO2的Propak Q毛細管色譜柱,第三根色譜柱為用于預切反吹C2+組分的Propak Q毛細管色譜柱，第四根為用于分析H2、O2、N2、CH4、CO的5A分子篩毛細管色譜柱。
[0007]所述四根色譜柱也可選用相同填料的填充色譜柱。
[0008]本發(fā)明的氣相色譜儀僅采用兩路氣體、一個T⑶檢測器、一次程序升溫、通過調節(jié)閥切換時間來實現(xiàn)對汽油柴油催化裂化產(chǎn)物烴類組分的分析，最后經(jīng)色譜工作站進行數(shù)據(jù)處理。
[0009]本發(fā)明的氣相色譜儀的制作只需將市場上通用的單進樣口和單TCD檢測器的氣相色譜儀進行改裝，在氣相色譜儀的上方加裝一路反吹氣體和一個恒溫加熱箱，將三通截止閥、六通閥、十二通閥、阻尼閥及定量管等管線置于所述恒溫加熱箱中，采用1/16英寸的316不銹鋼管線將柱箱中的色譜柱連接至恒溫加熱箱中的各個閥的相應位置上，另增加一路反吹氣。
[0010]本發(fā)明的氣相色譜儀在對煉廠氣組分分析時，通過切換三通截止閥、十二通閥及六通閥，在CO2組分進入第二根色譜柱而C2及以上重組分仍在第三根色譜柱中時開始反吹C2及以上重組分；當CO進入第四根色譜柱而CO2仍在第三根色譜柱時，CO2先經(jīng)第二個阻尼閥進入檢測器進行檢測；然后，分析滯留在第四根色譜柱中的H2、02、N2, CH4, CO等組分；最后通過第一根色譜柱分析Cf C5輕烴組分及少量C6+組分。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
(O同以往的需要三路氣體的三閥四柱TCD+FID雙檢測器的氣相色譜儀相比，本發(fā)明只需一臺配置兩路氣體、一個TCD檢測器的氣相色譜儀就可實現(xiàn)對煉廠氣組分的分析。
[0012](2)將十二通閥運用到模塊化閥柱色譜系統(tǒng)中，替代傳統(tǒng)的六通閥，集采樣和柱選擇等用途于一體，不僅極大節(jié)約了成本，操作也趨于簡單化。
[0013]本發(fā)明的氣相色譜儀特別適合煉油廠、大專院校等對煉廠氣組分的分析，也可通過更換色譜柱等操作用于分析其它復雜氣體組分，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉
MTv ο【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明待機狀態(tài)和分析Cf C5及少量C6+組分的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明采集C02、H2、02、N2、CH4、C0組分的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明的反吹、永久氣體組分的分離及除CO2外的永久氣體檢測的結構示意圖； 圖4為本發(fā)明檢測CO2的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明采集Cf C5及少量C6+組分的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明分析煉廠氣組分的色譜圖。
【具體實施方式】
[0015]參閱圖1，本發(fā)明包括左六通閥、十二通閥、定量管I和定量管2、一根用于預切反吹色譜柱3、右六通閥、三通截止閥1、三通截止閥2、色譜柱1、色譜柱2、色譜柱4、阻尼閥I和阻尼閥2 ;載氣和輔助氣均選用高純氦氣；IOD檢測器為市場上通用的熱導池檢測器；具體工作時，工作站可選用市場上通用的色譜工作站，比如浙江智達N2000或N3000。
[0016]本發(fā)明中，左六通閥的通道I與三通截止閥I右路相連，三通截止閥I的中路同載氣管線相連，左六通閥通道2與十二通閥通道11相連，左六通閥的通道3和6分別與定量管I的兩端相連，左六通閥通道4為樣品入口，左六通閥通道5與十二通閥通道20相連，十二通閥通道12與色譜柱I的一端相連，色譜柱I的另一端與阻尼閥I的一端相連，阻尼閥I的另一端與三通截止閥2的左路相連，十二通閥通道13與三通截止閥I的左路相連，十二通閥通道14與色譜柱2的一端相連，十二通閥通道15和18分別與色譜柱3的兩端相連，十二通閥通道17和16為輔助氣的出入口，十二通閥通道19和22分別與定量管2的兩端相連，十二通閥通道21為樣品的出口，色譜柱2的另一端與右六通閥通道31相連，右六通閥通道32與色譜柱4的一端相連，色譜柱4的另一端與右六通閥通道33相連，右六通閥通道34與三通截止閥2的右路相連，右六通閥通道35和36分別與阻尼閥2的兩端相連，三通截止閥2的中路同T⑶檢測器相連，檢測器的信號經(jīng)色譜工作站進行處理。
[0017]所述的左六通閥、右六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口以及六通閥和十二通閥之間的管線均置于恒溫加熱箱中，所述四根色譜柱置于柱箱中，恒溫加熱箱和柱箱的控溫范圍為室溫?350 °C。
[0018]所述的色譜柱中，色譜柱I為用于分析Cf C5及少量C6+組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，選用HP-AL/S，規(guī)格為50 m (長)* 0.53 mm (外徑)* 15 Mm (膜)；色譜柱2為用于分析CO2的Propak Q毛細管色譜柱，選用HP-PL0T/Q，規(guī)格為30 m (長)* 0.53 mm(外徑)* 40 Mm (膜)；色譜柱3為用于預切反吹C2+組分的Propak Q毛細管色譜柱，選用HP-PL0T/Q，規(guī)格為2 m (長)* 0.53 mm (外徑)* 40 Mm (膜)；色譜柱4為用于分析H2、02、N2、CH4、C0的5A分子篩毛細管色譜柱，選用HP-M0LESIEVE，規(guī)格為30 m (長)* 0.53 mm(外徑)* 25 Mm (膜)。
實施例
[0019]參閱圖1，本發(fā)明處于待機狀態(tài)或分析Cf C5及少量C6+組分，載氣He回路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I右路一左六通閥通道I —左六通閥通道2 —十二通閥通道11 —十二通閥通道12 —色譜柱I —阻尼閥I —三通截止閥2左路一三通截止閥2中路一T⑶檢測器；樣品回路為:左六通閥通道4 —左六通閥通道3 —定量管I —左六通閥通道6 —左六通閥通道5 —十二通閥通道20 —十二通閥通道19 —定量管2 —十二通閥通道22—十二通閥通道21 ;反吹回路為:輔助氣入口一十二通閥通道16—十二通閥通道15 —色譜柱3 —十二通閥通道18 —十二通閥通道17 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱2再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I左路一十二通閥通道13 —十二通閥通道14 —色譜柱2 —右六通閥通道31 —右六通閥通道32 —色譜柱4 —右六通閥通道33 —右六通閥通道34 —三通截止閥2右路；阻尼閥2回路為:右六通閥通道36 —阻尼閥2 —右六通閥通道35。
[0020]參閱圖2，切換十二通閥和三通截止閥2至如圖2所示位置實現(xiàn)C02、H2、02、N2、CH4、CO組分的在線采樣，載氣He回路為:載氣入口 一三通截止閥I中路一三通截止閥I右路一左六通閥通道I —左六通閥通道2 —十二通閥通道11 —十二通閥通道22 —定量管2 —十二通閥通道19 —十二通閥通道18 —色譜柱3 —十二通閥通道15 —十二通閥通道14 —色譜柱2 —右六通閥通道31 —右六通閥通道32 —色譜柱4 —右六通閥通道33 —右六通閥通道34 —三通截止閥2右路一三通截止閥2中路一T⑶檢測器；樣品回路為:左六通閥通道4 —左六通閥通道3 —定量管I —左六通閥通道6 —左六通閥通道5 —十二通閥通道20—十二通閥通道21 ;反吹回路為:輔助氣入口一十二通閥通道16—十二通閥通道17 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱I再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I左路—十二通閥通道13 —十二通閥通道12 —色譜柱I —阻尼閥I —三通截止閥2左路；阻尼閥2回路為:右六通閥通道36 —阻尼閥2 —右六通閥通道35。
[0021]參閱圖3,切換十二通閥和三通截止閥I至如圖3所示位置實現(xiàn)反吹、永久氣體組分的分離及除CO2外的永久氣體檢測，載氣He回路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I左路一十二通閥通道13 —十二通閥通道14 —色譜柱2 —右六通閥通道31 —右六通閥通道32 —色譜柱4 —右六通閥通道33 —右六通閥通道34 —二通截止閥2右路—三通截止閥2中路一T⑶檢測器；樣品回路、反吹回路及阻尼閥2回路同圖1 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱I再到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I右路一左六通閥通道I —左六通閥通道2 —十二通閥通道11 —十二通閥通道12 —色譜柱I —阻尼閥
I—二通截止閥2左路。
[0022]參閱圖4，切換右六通閥至如圖4所示位置實現(xiàn)對CO2組分的檢測，載氣He回路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I左路一十二通閥通道13—十二通閥通道14 —色譜柱2 —右六通閥通道31 —右六通閥通道36 —阻尼閥2 —右六通閥通道35 —右六通閥通道34 —三通截止閥2右路一三通截止閥2中路一T⑶檢測器；樣品回路及反吹回路同圖1 ;在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱I到三通截止閥2的詳細路線為:三通截止閥I右路一左六通閥通道I —左六通閥通道2 —十二通閥通道11 —十二通閥通道12 —色譜柱I —阻尼閥I —三通截止閥2左路；色譜柱4回路為:右六通閥通道32 —色譜柱4 —右六通閥通道33。
[0023]參閱圖5，切換左六通閥、右六通閥、三通截止閥1、三通截止閥2至如圖5所示位置實現(xiàn)CfC5及少量C6+組分的采樣，載氣He回路為:載氣入口一三通截止閥I中路一三通截止閥I右路一左六通閥通道I —左六通閥通道6 —定量管I —左六通閥通道3 —左六通閥通道2 —十二通閥通道11 —十二通閥通道12 —色譜柱I —阻尼閥I —三通截止閥2左路一二通截止閥2中路一TCD檢測器；樣品回路為:左六通閥通道4 —左六通閥通道5 —十二通閥通道20 —十二通閥通道19 —定量管2 —十二通閥通道22 —十二通閥通道21 ；反吹回路、阻尼閥2回路、在柱選擇中從三通截止閥I至色譜柱2再到三通截止閥2的詳細路線同圖1。
[0024]如圖6所示，分析煉廠氣組分的色譜圖是在以下條件下實現(xiàn)的:恒溫加熱箱的溫度設置為80 0C ;柱箱的升溫程序為60 °C停留10 min，以20°C /min升溫至130 °C，停留12 min，再以25 V /min升溫至150 °C，停留30.7 min ;在切換十二通閥和三通截止閥
2至如圖2所示位置時開始啟動色譜儀的運行程序；待色譜程序運行0.23 min后切換十二通閥和三通截止閥I至如圖3所示位置；待色譜程序運行2.6 min后切換右六通閥至如圖4所示位置；待色譜程序運行3.6 min后切換右六通閥至如圖3所示位置；待色譜程序運行
9.8 min后切換左六通閥、三通截止閥1、三通截止閥2至如圖5所示位置；待色譜程序運行
10.3 min后之切換左六通閥至如圖1所示位置直至色譜程序運行結束。
【權利要求】
1.一種用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，其特征在于該色譜儀包括兩個六通閥、一個十二通閥、兩個三通截止閥、四根色譜柱、兩個定量管、兩個阻尼閥及T⑶檢測器，其中，第一個六通閥的第一通道與第一個三通截止閥右路相連，第一個三通截止閥的中路與載氣管線相連，第一個六通閥的第二通道與十二通閥的第一通道相連，第一個六通閥的第三、第六通道分別與第一根定量管的兩端相連，第一個六通閥的第四通道為樣品入口，第一個六通閥的第五通道與十二通閥的第十通道相連，十二通閥的第二通道與第一根色譜柱的一端相連，第一根色譜柱的另一端與第一個阻尼閥的左端相連，第一個阻尼閥右端與第二個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第三通道與第一個三通截止閥的左路相連，十二通閥的第四通道與第二根色譜柱的一端相連，十二通閥的第五、第八通道分別與第三根色譜柱即預切反吹色譜柱的兩端相連，十二通閥的第七、第六通道為輔助氣的出入口，十二通閥的第九、第十二通道分別與第二根定量管的兩端相連，十二通閥的第十一通道為樣品的出口，第二根色譜柱的另一端與第二個六通閥的第一通道相連，第二個六通閥的第二、第三通道分別與第四根色譜柱的兩端相連，第二個六通閥的第四通道與第二個三通截止閥的右路相連，第二個六通閥的第五、第六通道分別與第二個阻尼閥的兩端相連，第二個三通截止閥的中路與T⑶檢測器相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，其特征在于所述的六通閥、十二通閥、三通截止閥、定量管、樣品出入口、阻尼閥以及六通閥和十二通閥之間的管線均置于恒溫加熱箱中，所述四根色譜柱置于柱箱中，恒溫加熱箱和柱箱的控溫范圍為室溫?350。。。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于煉廠氣分析的氣相色譜儀，其特征在于所述的四根色譜柱中，第一根色譜柱為用于分析Cf C5及少量C6+組分的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，第二根色譜柱為用于分析CO2的Propak Q毛細管色譜柱，第三根色譜柱為用于預切反吹C2+組分的Propak Q毛細管色譜柱，第四根為用于分析H2、02、N2、CH4、C0的5A分子篩毛細管色譜柱。
【文檔編號】G01N30/88GK103954715SQ201410148676
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】薛青松, 薛騰, 王一萌, 何鳴元 申請人:華東師范大學