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气相色谱仪及其工程应用

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  1引言

  随着石化企业的发展,装置规模的扩大及工艺技术的进步,产品的质量和装置运行状况日益受到人们的重视,如何检测装置中介质的组分和浓度也备受关注;工业气相色谱仪是石化行业中应用十分广泛的在线分析仪表,它的正确应用能够有效的分离介质中的组分,分析组分的浓度,为装置运行状况的判断及设备的操作提供依据,保证石化装置高效、安全运行。

  2工作原理

  色谱基本原理是被测介质在色谱柱里分离的过程。当混合气体(流动相)以一定的压力和流量连续通过色谱柱(固定相)时,流动相的各种物质与固定相进行多次吸附、脱吸、溶解、解析。由于各种物质的蒸汽压、分子大小、化学结构不同,在色谱柱上的吸附能、溶解度等也不同,因此,各组分在色谱中的运行速度就不同,经过一定柱长后,流动相中的各种组分被先后分离开来,按顺序从色谱柱末端流出,进入检测器进行检测得到色谱图,即色谱柱流出物随时间变化的曲线,检测器把分离后的各个组分的浓度转换成电信号,再经数据处理,就可测出混合物的组成和浓度。

  3结构

  在线气相色谱分析仪包括取样系统、预处理系统、流路选择系统、载气系统和色谱单元等。

  取样系统:从工艺管道或设备上取出被测样品。

  预处理系统:包括过滤器、分离器、汽化器、阀门、调压器、稳压器、稳流器、压力表、流量计、除湿器等。预处理系统的作用是去除样品中的固体和液体、使样品达到色谱分析仪要求的工作压力、温度和流量,并恒定在某一要求值。为了保证分析系统的响应时间,预处理系统还包括样品的快速回路。

  流路选择系统:由于在线气相色谱仪比较昂贵,在实际应用中往往用一台气相色谱分析仪分析多个工艺测量点,一个测量点作为一个流路,用流路选择系统时自动分析各个流路。流路选择系统主要由高性能的电磁阀和管路组成,为防止各流路样品之间混淆,电磁阀不能内漏,有的用双重电磁阀来保证不渗漏。此外每个将要分析的流路有一个预吹扫过程,把前一流路在主测量管路上残留的样品以及其他流路渗漏到主测量管路上的物料吹扫掉。为缩短分析仪的滞后时间,现在各家色谱分析仪制造厂均推出双流路并行色谱仪。

  载气系统:载气是色谱仪的辅助物流,是构成流动相的主要成分,与样品和色谱柱不起化学反应。它在色谱仪中连续流动。样品定时、定量、分批地加人载气中,载气带着样品通过色谱柱,样品被色谱柱的固定相吸附或溶解,样品中的各种组分在色谱柱固定相中有不同的解析能力或不同的分离度,在载气的吹洗下,解析能力强或分离度大的组分先被载气带出色谱柱,进人检测器检测。所以载气是运载样品的气体。根据被测介质和检测器不同,载气有H2, N2, He等。为保证提供干净、有一定纯度、稳定的载气,载气系统要由H2, N2, He钢瓶或外接气源管及过滤器、减压阀、稳压器和压力表等组成。

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