(昊华鸿鹤化工有限责任公司,四川 自贡643000)
[摘 要]对合成氨厂各种中间反应气的监测方法进行了改进,改进后的方法克服了水分、CO2对分子筛柱的影响,还能使反应气中的氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳得以完全分离,并且可用外标法和校正面积归一化法2种定量方式,精密度、准确度和检测限均能满足合成氨厂中控的测试要求。
[关键词] 气相色谱法;合成氨中间反应气;改进
[中图分类号]TQ 113.26[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2013)04-0055-04
氨是重要的化工原料,在氨合成过程中对各种中间反应气组分的分析非常重要,是整个合成氨中间控制分析的重要组成部分,包括对一段转化气、二段转化气、中变气、低变气、脱碳气、甲烷化反应气、循环气以及合成气等的监控测试[1]。现在合成氨厂一般采用13X分子筛柱和碳分子筛柱对中间反应气中的各组分进行分离,13X分子筛柱用于氧(氩)气、氮气、甲烷、一氧化碳的分离,而碳分子筛柱用于一氧化碳、二氧化碳的分离。测定常量组分时用热导检测器(TCD)检测,测定微量的一氧化碳和二氧化碳时用氢火焰离子检测器(FID)检测(原理是利用转化炉把它们转化为甲烷后测定)[2-3]。我公司以天然气为原料制合成氨,以前测定氨合成过程中各种中间反应气组分的方法是:测定氧气、氮气、甲烷、一氧化碳等含量时采用13X分子筛柱,用TCD检测,定量方法为外标法;测定二氧化碳含量时采用碳分子筛柱,含量高时用TCD检测,含量低时用FID检测,定量方法为外标法。该方法存在分子筛柱使用寿命短(二氧化碳、水和氨均会使分子筛柱失效),定量方法单一,全分析的手续较复杂等问题。为此,对合成氨各中间反应气的监测方法进行了改进,改进后的方法既有低检出限,又能保护分离检测系统,并且能减少操作人员的工作量。定量方法由原来的1种(外标法)增加至2种(外标法和校正面积归一化法),减少了标气的使用量,从而降低了检测成本。
1 试验部分
1.1 主要仪器与试剂
气相色谱仪主机Varian CP-3800,工作站star 6.2,十通反吹阀1个,旁通阀(bypass valve)1个,转化炉1个,带电子流量控制的TCD、FID各1个,气路控制匀带EFC(电子流量控制)自动控制装置;
分离柱 分离柱1(hayesep A 80-100 mesh)1根,分离柱2(Molsieve 5A 45-60 mesh)1根;
取样气袋 1个;
氦气(载气) 纯度大于99.99%;
氢气(载气) 纯度大于99.99%;
临界空气。
1.2 方法原理
仪器气路配置图见图1。进样后,样品气被hayesep柱和分子筛柱分离[4-6],当氢气经2柱洗脱出并进入检测器检测后,关闭分子筛柱,把氧气、氮气、甲烷和一氧化碳关闭在分子筛柱内。待二氧化碳从hayesep柱流出并进入检测器检出之后,打开分子筛柱,使氧气、氮气、甲烷和一氧化碳在分子筛柱内进行分离流出,同时氨和水分被反吹出测试系统。阀V-3起到选择检测器的作用,当测定反应气中的常量组分时,