五阀七柱气相色谱快速分析炼厂气的应用

2020-10-16周鸿刚孙小利张明虎

安徽化工 2020年5期

周鸿刚，孙小利，张明虎

（中石油兰州石化分公司，甘肃兰州730060）

炼厂气是石油炼制过程中副产的气体烃，是不同工艺过程产生的各种气体的混合物，主要来源于催化裂化、催化重整、加氢精制等过程。炼厂气来源不同，其组成成分、含量有较大的差异，一般含有C2～C5烃类、永久气体和氢气等。炼厂气分析的难点是对C4同分异构体的分离以及CO2和永久气体的检测[1-2]。

炼厂气加工是炼厂的重要任务之一，加工流程的选择取决于炼厂气的产量、组成和产品需求，一般首先经过气体分离装置，为后续装置提供原料。催化裂化干气中的氢气经变压吸附（PSA）提纯后可用于加氢精制，C3和C4组分可用于聚丙烯、烷基化和醚化等装置的原料。因此对炼厂气组成进行精确而快速的分析，在炼厂相关工艺过程中具有重要的指导意义。

炼厂气分析随着色谱仪和色谱技术的发展经历了不同的发展阶段，目前基于多阀多柱组合和微板流路控制技术，多通道多检测器并行快速分析系统是炼厂气分析的主流，主要有三阀四柱双通道分析系统、四阀五柱三通道分析系统、四阀六柱三通道分析系统、五阀七柱三通道分析系统等[3-6]。本文参照UOP539[7]方法和相关企业方法标准，利用五阀七柱色谱系统对常见的6种炼厂气进行分析，并对应用情况进行了详细的阐述。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

色谱仪：Aglient 7890A，配置有五阀七柱、进样口及气路，毛细柱进样口 (S/SL)，PCM B，PCM C，检测器：前FID，后TCD，辅助TCD，可程序升温的柱箱，带工作站Chemstation。

色谱柱及阀配置见表1和表2。所用气体种类、要求及作用见表3。

表1 色谱柱规格及作用

表2 阀系统配置

表3 气体种类及作用

表4 色谱典型操作条件

表5 阀切换时间表

为保证基线平稳，气路须加装硅胶脱水、分子筛脱烃、脱氧净化器。

1.2 色谱操作条件

色谱典型操作条件及阀切换时间如表4和表5所示。阀图如图1所示。

图1 五阀七柱图

1.3 方法

采用五阀七柱及三个检测器的三通道技术，可以快速实现炼厂气分析，整个分析耗时约7.8 min，三个通道分别用于：

通道一：使用一根PLOT氧化铝色谱柱分离，当C6前的组分流出DB-1预柱后，阀1反吹，C6及C6+以上组分通过预柱反吹出来，将C6+做为合峰首先在前检测器FID检测，然后检测C1到C5烃类。

通道二：用N2做载气，使用两根HayeSep Q不锈钢Ni填充柱，第一根将永久气体与C2及C2+组分分离，反吹放空C2及C2+以上组分，CH4及CO、O2、N2随载气经第二根Q柱继续前行进入5A分子筛柱，这时隔离阀打开将其隔离在5A分子筛柱中，CO2先通过阻尼柱洗脱到后TCD检测，其后关闭隔离阀，隔离在5A分子筛柱分离O2、N2、CO后进入TCD得到检测。

通道三：用于H2分析，H2和部分N2很快通过预柱HayeSep Q不锈钢Ni填充柱，进入5A分子筛柱并洗脱到辅助TCD检测，其他较H2重的组分经预柱反吹放空。

将三个通道得到的组分峰面积校正归一，从而得到样品各组分的实际含量。

2 结果与讨论

2.1 建立校准表

利用炼厂气标样建立校准表，输入各个组分证书上的含量，工作站自动计算出每个组分的相对校正因子，依据炼厂气的不同，标气也不同（全组分的适用于催化裂化干气、富气、贫气、PSA原料气、解吸气等，个别组分的适用于循环氢和PSA产品氢气），校正表如图2、图3和图4所示，校正周期推荐为一年一次，若色谱系统有异常变化，则随时可以重新进行校准。