李振科， 韩振国， 董聪慧， 姬雁冰， 汪秀娟
（河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南 鹤壁458000）
［摘 要］岛津GC2010气相色谱仪是河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司主要的煤气分析仪器，其柱箱中的5A分子筛色谱柱用于定量气体中的O2、N2、CH4、CO含量。实际应用中，由于岛津GC2010气相色谱仪5A分子筛色谱柱吸潮，4种气体组分保留时间往往提前，甚至分离度小于1.5，尤其影响氧气峰的峰形，氧含量测定准确度降低。为此，从调整阀切时间和延长5A分子筛色谱柱方面入手进行试验，以探寻解决问题的办法。经过一系列的试验和优化，最终使煤气中的O2、N2、CH4、CO在5A分子筛色谱柱内达到了更好的分离效果，尤其是使氧含量测定的准确度得到了提升。
［关键词］岛津GC2010气相色谱仪；5A分子筛色谱柱；Porapak N；阀切时间；Relay；峰保留时间；氧含量；准确度
［中图分类号］TH833 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）06-0069-04
0 引 言
岛津GC2010气相色谱仪是河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司主要的煤气分析仪器，它采用双通道双TCD检测器，承担对厂区粗煤气、变换气、净化气、合成气、循环气等气体的全分析任务，其柱箱中的5A分子筛色谱柱用于定量气体中的O2、N2、CH4、CO含量。实际应用中，由于岛津GC2010气相色谱仪5A分子筛色谱柱吸潮，此4种气体组分保留时间往往提前，甚至分离度小于1.5，尤其影响氧气峰的峰形，氧含量测定准确度降低。以下结合色谱仪流路，从调整阀切时间和延长5A分子筛色谱柱两方面入手进行试验，以探寻解决5A分子筛色谱柱应用于氧含量测定过程中出现的氧气峰峰形差、保留时间短的问题。
1 试验仪器及色谱条件
1.1 试验仪器
岛津GC2010气相色谱仪；十通阀、六通阀进样加反吹系统。
1.2 色谱条件
色谱柱1：Porapak N，1/8″×1 m，80/100；
色谱柱2：Porapak N，1/8″×2 m，80/100；
色谱柱3：5A，1/8″×2 m，60/80；
延长柱：5A分子筛，1/8″×1 m，60/80，1/16″不锈钢管；
检测器：TCD（温度100 ℃）；
定量环：500 μL；
进样方式：阀进样；
载气：氢气，压力200 kPa；
柱箱温度：50 ℃。
2 试验用气体
试验用气体包括标准气1（平衡气H2）、标准气2（平衡气H2）、高纯空气、高纯氧气、净化单元出终冷器CO2气（位号05SC003）。各气体组分含量见表1。
3 试验部分
3.1 氧含量测定原理及流程
氧含量测定时，气体经过了十通阀、六通阀、1 m的Porapak N柱、2 m的Porapak N柱、5A分子筛色谱柱共同形成的进样加反吹系统，最终被5A分子筛色谱柱分离后由TCD检测器检测出来。
气体中各组分经过色谱柱1后，O2、N2、CH4、CO和CO2流出，继续进入2 m的Porapak N柱，C2及以上的气体被反吹出1 m的Porapak N柱。六通阀在设定时间作用，行使事件Relay2（1），此时CO2未流出2 m的Porapak N柱，而O2、N2、CO和CH4暂时进入并封闭到了5A分子筛色谱柱内部稍作停留，CO2继续随载气进入TCD检测器被检测出来。六通阀继续在设定时间作用，即行使事件Relay2（0），此时O2、N2、CH4和CO相继从5A分子筛色谱柱中出来进入TCD检测器被逐一检测出来。需要说明的是，O2、N2、CH4和CO经过2 m的Porapak N柱的顺序［1］为（O2、N2、CO）合峰＞CH4，O2、N2、CH4和CO经过5A分子筛色谱柱的顺序［2］为O2＞N2＞CH4＞CO。
3.2 延长氧气峰保留时间的方案及实施步骤
分别使用标准气1和净化单元出终冷器CO2气（位号05SC003）进行延长氧气峰保留时间的相关试验。
3.2.1 微调阀切时间
Relay2（1）的作用是，将随载气走出2 m的Porapak N柱的O2、N2、CH4和CO封闭进入5A分子筛色谱柱内，CO2则继续随载气进入TCD检测器。岛津GC2010气相色谱仪出厂调试的参数为：Relay2（1）阀切时间1.20 min；Relay2（0）阀切时间4.53 min；柱箱中5A分子筛色谱柱长度2 m。出厂条件（即使用2 m的5A分子筛色谱柱）下色谱仪的氧气测定及出峰效果见图1。可以看到，氧气峰出峰前紧挨阀峰，积分时无基线作参考，不同的操作者对同一样品进行测定时测定结果偏差会较大。
更多内容详见《中氮肥》2020年第6期