含氧化合物选择性检测器的研制及应用

    在含氧化合物选择性检测仪出现以前,国外解决含氧化合物检测的方法有很多^[1~6],但其所用仪器价格普遍昂贵且操作复杂。1982年由Schneider等正式提出基于火焰离子化检测器(FID)的含氧化合物选择性检测仪(O-FID)[7],1988年出现商品化仪器[8],此后O-FID在石油和化工领域开始得到应用^[9~11],但该仪器也由于价格昂贵,未能畅销。因此,研制一种操作简便、对含氧化合物的选择性高、造价低廉的O-FID检测系统具有十分重要的应用价值。我们曾研制成功一种O-FID原理机^[12],本文报道一种体积更小、寿命更长、性能更稳定、可实用的O-FID选择性检测器。

    1　系统结构

    我们研制的O-FID检测系统主要包括三部分:(1)配有毛细管的气相色谱仪;(2)装有铂或铂/铑毛细管的微型高温裂解反应器,将有机化合物裂解并使含氧化合物转化为CO;(3)装有镍触媒的甲烷化微型反应器,将上述已裂解生成的CO转化为CH4,同时在FID上检测。

    1.1　气相色谱-含氧化合物选择性检测器(GC-O-FID)装置示意图(见图1)

    1.2　微型裂解反应器(见图2)

    裂解炉尺寸为Φ外58 mm,高度85 mm;铂/铑管尺寸为1 mm o·d·×0·5 mm i·d·×395 mm。

    1.3　装有甲烷化微型反应器的FID基座(见图3)

    该反应器尺寸为1 mm o·d·×0·8 mm i·d·×58 mm,内装镍催化剂,直接插入FID基座,转化温度为350~370℃。

    1.4　净化装置

    气源中可能含有微量的O₂,H₂O,CO和CO₂等含氧化合物,或者由于气路密封不好,使这些气体渗漏进来。它们会干扰含氧化合物的分析,并能消耗积碳,同时大量放热,损坏裂解元件;而且,这些物质的存在会使得仪器背景噪声升高,基线不稳。因此,采用一组相应的过滤器和脱氧剂,对载气和氢气进行净化处理。

    2　仪器与试剂

    Varian 3400气相色谱仪; TJ-912色谱工作站(太极公司);微型高温裂解炉;甲烷化微型反应器(自制);毛细管:SE-54(30 m×0·32 mm i·d·×0·33μm);汽化室温度:150℃;检测器(内装甲烷化微型反应器)温度:350~370℃;裂解炉温度:1 150~1 300℃;载气:高纯度氮气;分流比:50∶1。

    正戊醇为色谱纯,其他试剂均为分析纯。高纯甲烷和一氧化碳(纯度>99·99%)。

    3　结果与讨论

    3.1　管壁积碳对裂解的影响