一种快速测定粗煤气成分的检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快速测定粗煤气成分的检测方法及其装置，主要解决目前粗煤气气相色谱分析技术中存在的二氧化碳测定非线性、TCD检测限高、多色谱柱测量系统费用高昂、检测时间长等问题。所述快速测定粗煤气成分的装置主要由净化装置、色谱柱分离装置、转化装置、检测器及数据处理单元组成。其中净化装置用于粗煤气的除尘、脱硫、脱水；多色谱柱分离装置用来分离各个气体组分；转化装置将二氧化碳、一氧化碳转化为甲烷；检测器和数据处理单元则用于定性和定量。本发明专利技术所述快速测定粗煤气成分的检测方法以甲烷作为桥梁进行多色谱图联合计算，一步即可得出各个组分含量。本发明专利技术具有设备费用低、检测周期短、测量精度高、适用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体分析测试方法及装置
，具体涉及一种快速测定粗煤气成分的检测方法及其装置。
技术介绍
目前粗煤气成分检测时多采用色谱分析方法检测其中的H2、O2、N2、CO、CH4和CO2，但由于气相色谱检测CO2是非线性的，即不能在一个在连续的浓度范围下测得其校正因子，因此难于连续检测CO2浓度变化范围比较大的气体样品。化工工艺中粗煤气的各组分浓度是不断变化的，这就导致采用传统气相色谱法检测粗煤气的分析步骤繁琐，需要对每一个CO2浓度点用标准气进行校准，耗费时间长，不能进行连续测定。国外很多色谱设备采用了多柱并行、进样阀控制及载气变换来实现二氧化碳的单独测定，设备费用昂贵，并且也无法从根本上解决二氧化碳出峰非线性的问题。另一种方法是采用气相色谱法与化学法结合，即色谱检测H2、O2、N2、CO、CH4各组分，奥式气体化学分析仪测定CO2，该法准确度较高，但化学法对气体总量有要求且人为因素影响较大，对于CO2含量低于1％的气体无法准确测定，操作也较繁琐耗时长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种操作简单、准确度高和成本低的快速测定粗煤气成分的检测方法及其装置。本专利技术采用的技术方案为：一种快速测定粗煤气成分的检测的方法，包括以下步骤：1)首先使待测粗煤气经过净化装置进行脱尘、脱硫和脱水；2)采用自动进样阀将净化后的待测粗煤气分别通入三个并连的分离永久性气体的色谱柱、分离C6以下脂肪烃的色谱柱与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱，其中分离永久性气体的色谱柱连接热导检测器进行氢气、氮气、甲烷、一氧化碳气体等永久性气体的检测，分离C6以下脂肪烃的色谱柱连接氢火焰检测器进行甲烷等C6以下的脂肪烃的检测，分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱连接甲烷转化炉进行一氧化碳、二氧化碳的转化，经转化后的气体通入另一个氢火焰检测器，用于检测经过转化炉转化后的二氧化碳、一氧化碳；3)根据工作站中三个色谱图上各物质的响应值，利用图谱间的相关性，采用校正归一法计算待测粗煤气中各组分的含量。所述步骤3)中各组分含量的具体计算方法为：a:如果三个色谱图中均出现同一种或几种物质，则选择其中之一为基准物，利用三个色谱图中基准物含量的相关性首先计算出基准物占比，进而求得其他组分含量；b:如果三个色谱图中未同时出现同一种物质，则选择两个色谱柱中均出现的物质为基准，进行计算得出结果；c:如果三个色谱图中没有相关物质，则采用单一柱子校正因子法直接计算。所述步骤3)中校正归一法中所用的校正因子为各组分相对于基准物的相对校正因子，其值由测试含基准物的标准气样确定；对于分析气体中含有三个色谱均出现的同一基准物时采用以下公式：N＝AijFij/AioFio 公式2Aio——表示第i根色谱柱分离的样品气中基准物的峰面积；Fio——表示第i根色谱柱上基准物的相对校正因子；Aij——表示第i根色谱柱分离的样品气中j组分的峰面积；Fij——表示第i根色谱柱上j组分的相对校正因子；N——表示第i根色谱柱上j组分相对于基准物所占的分数；Cj％——表示j组分的组分含量；将基准物作为基准1，则其他组分相对于基准物的分数就是N，再利用归一法即可算出基准物组分含量，进而得到各组分含量。对于粗煤气来说，甲烷即为基准物，利用5A(13X)分子筛填充柱得到除CO2的其他气体组分含量，改性氧化铝得到样品气中的甲烷含量，之后将碳分子筛分离出的甲烷量与CO、CO2转化的甲烷经换算得到CO、CO2含量。这种改进气相色谱分析方法对于常量、微量气体分析均适用。一种采用所述快速测定粗煤气成分的检测方法所使用的装置，包括粗煤气净化装置、设有定量环的自动进样阀、氩气源、分离永久性气体的色谱柱、分离C6以下脂肪烃的色谱柱与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱、参比色谱柱、甲烷转化炉、热导检测器A、氢火焰检测器B、氢火焰检测器C、氢气源、空气源和工作站，所述煤气净化装置的进气口与待测粗煤气气源连接，煤气净化装置的出气口与设有定量环的自动进样阀的进气口连接，氩气源的出气口分别与参比色谱柱和设有定量环的自动进样阀的进气口连接，设有定量环的自动进样阀的出气口分别与分离永久性气体的色谱柱、分离C6以下脂肪烃的色谱柱与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱的进气口连接，参比色谱柱和分离永久性气体的色谱柱的出气口分别与热导检测器A的进气口连接，分离C6以下脂肪烃的色谱柱的出气口与氢火焰检测器B的进气口连接，氢气源的出气口分别与氢火焰检测器B、C和甲烷转化炉的氢气进口连接，分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱的出气口与甲烷转化炉的进气口连接，甲烷转化炉的出气口与氢火焰检测器C的进气口连接，空气源的出气口分别与氢火焰检测器B和氢火焰检测器C的空气进口连接，热导检测器、氢火焰检测器B和氢火焰检测器C分别与工作站连接。所述粗煤气净化装置为同时具有除尘、脱水、脱硫的净化装置。所述分离永久性气体的色谱柱为5A(13X)分子筛填充柱，其内径2mm～4mm；长度0.5m～6.0m；5A(13X)分子筛目数40～100目。所述分离C6以下脂肪烃的色谱柱为改性氧化铝填充柱，其内径2mm～4mm；长度0.5m～6.0m，氧化铝用2～10mol/L的KOH、NaOH或NaCO3等碱性溶液浸泡后于300～500℃下活化5-10小时。所述分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱为碳分子筛填充柱，其内径2mm～4mm；长度0.5m～6.0m；碳分子筛目数40～100目。所述快速测定粗煤气成分的检测装置还包括脱硫装置，所述脱硫装置设在分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱的出气口和甲烷转化炉的进气口之间的连接管上。所述快速测定粗煤气成分的检测装置还包括气体控制阀和气体流量计，气体控制阀和气体流量计依次设在粗煤气净化装置的出气口和设有定量环的自动进样阀的进气口之间的连接管上。本专利技术采用以上技术方案，与
技术介绍
相比，本专利技术具有以下优点：1)解决二氧化碳浓度从微量到常量色谱分析问题：由于二氧化碳的色谱响应值非线性，使得色谱分析繁琐且精确度降低，需要不断进行标准气校准，经过将二氧化碳转化为甲烷的方法，再用灵敏度高的氢火焰检测器检测，即排除非线性问题又提高了灵敏度，方便每次分析测定；2)本专利技术采用一次进样，10min之内即可得到粗煤气的成分，精准快捷；3)改进简单，成本低廉；4)既满足工艺流程气体分析，也满足实验室气体分析；该设计方案采用的是市面上比较廉价的三种普通填充柱分子筛，节省费用，并且适合中低端色谱的改装；5)利用并行色谱图中物质相关性进行统一定量计算，一次性得出各组分检测结果，快速便捷；6)本专利技术适用广泛，对与粗煤气组分种类相似的大部分混合气均能检测，如天然气、石油裂解气、MTG工艺产生的气体等，本装置能够一次性检测样品并且精确得出各组分含量，设备费用低廉，分析速度快，非常适合工业化应用。附图说明图1为本专利技术快速测定粗煤气成分检测装置的结构示意图；图2为本专利技术实例1中分析待测粗煤气时5A分子筛填充柱的谱图；图3为本专利技术实例1中分析待测粗煤气时改性氧化铝填充柱的谱图；图4为本专利技术实例1中分析待测粗煤气时碳分子筛填充柱的谱图；图5为本专利技术实例2中分析待测粗煤气时5A分子筛填充柱的谱图；图6为本专利技术实例2中分析待测粗煤气时改性氧化铝填充柱的谱图；图7为本专利技术实例2中分析待测粗煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测定粗煤气成分的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)首先使待测粗煤气经过净化装置进行脱尘、脱硫和脱水；2)采用自动进样阀将净化后的待测粗煤气分别通入三个并连的分离永久性气体的色谱柱、分离C6以下脂肪烃的色谱柱与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱，其中分离永久性气体的色谱柱连接热导检测器进行永久性气体的检测，分离C6以下脂肪烃的色谱柱连接氢火焰检测器进行C6以下的脂肪烃的检测，分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱连接甲烷转化炉进行一氧化碳、二氧化碳的转化，经转化后的气体通入另一个氢火焰检测器，用于检测经过转化炉转化后的二氧化碳、一氧化碳；3)根据工作站中三个色谱图上各物质的响应值，利用图谱间的相关性，采用校正归一法计算待测粗煤气中各组分的含量。

【技术特征摘要】
1.一种快速测定粗煤气成分的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)首先使待测粗煤气经过净化装置进行脱尘、脱硫和脱水；2)采用自动进样阀将净化后的待测粗煤气分别通入三个并连的分离永久性气体的色谱柱、分离C6以下脂肪烃的色谱柱与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱，其中分离永久性气体的色谱柱连接热导检测器进行永久性气体的检测，分离C6以下脂肪烃的色谱柱连接氢火焰检测器进行C6以下的脂肪烃的检测，分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱连接甲烷转化炉进行一氧化碳、二氧化碳的转化，经转化后的气体通入另一个氢火焰检测器，用于检测经过转化炉转化后的二氧化碳、一氧化碳；3)根据工作站中三个色谱图上各物质的响应值，利用图谱间的相关性，采用校正归一法计算待测粗煤气中各组分的含量。2.根据权利要求1所述的一种快速测定粗煤气成分的检测方法，其特征在于：所述步骤3)中各组分含量的具体计算方法为：a:如果三个色谱图中均出现同一种或几种物质，则选择其中之一为基准物，利用三个色谱图中基准物含量的相关性首先计算出基准物占比，进而求得其他组分含量；b:如果三个色谱图中未同时出现同一种物质，则选择两个色谱柱中均出现的物质为基准，进行计算得出结果；c:如果三个色谱图中没有相关物质，则采用单一柱子校正因子法直接计算。3.根据权利要求1所述的一种快速测定粗煤气成分的检测方法，其特征在于：所述步骤3)校正归一法中所用的校正因子为各组分相对于基准物的相对校正因子，其值由测试含基准物的标准气样确定。4.根据权利要求2所述的一种快速测定粗煤气成分的检测方法，其特征在于：三个色谱图中均出现同一种或几种物质，则选择其中之一为基准物，利用三个色谱图中基准物含量的相关性首先计算出基准物占比，进而求得其他组分含量，采用以下公式进行计算：N＝AijFij/AioFio 公式2Aio——表示第i根色谱柱分离的样品气中基准物的峰面积；Fio——表示第i根色谱柱上基准物的相对校正因子；Aij——表示第i根色谱柱分离的样品气中j组分的峰面积；Fij——表示第i根色谱柱上j组分的相对校正因子；N——表示第i根色谱柱上j组分相对于基准物所占的分数；Cj％——表示j组分的组分含量；将基准物作为基准1，则其他组分相对于基准物的分数就是N，再利用归一法算出基准物组分含量，进而得到各组分含量。5.一种采用权利要求1所述快速测定粗煤气成分的检测方法所使用的装置，其特征在于：包括粗煤气净化装置(1)、设有定量环(5)的自动进样阀(4)、氩气源(14)、分离永久性气体的色谱柱(6a)、分离C6以下脂肪烃的色谱柱(6b)与分离一氧化碳、二氧化碳的色谱柱(6c)、参比色谱柱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋双双，方惠斌，董立波，王志青，赵建涛，黄戒介，房倚天，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14