(河南能源化工集团安化公司， 安阳 455000)

安阳九天精细化工有限责任公司是一家新加坡上市公司。公司主要产品有一甲胺(简称MMA)、二甲胺(简称DMA)、三甲胺(简称TMA)、二甲基甲酰胺(简称DMF)、二甲基乙酰胺(简称DMAC)、工业氧(O2)、工业氮(N2)等化工产品。其中CO是作为生产DMF产品的重要原料之一，由九天公司气化车间自行生产，是以焦炭、CO2、O2为主要原料，在气化炉高温条件下进行连续氧化还原反应，气化炉气体组分有CO、H2、CO2、O2、N2、CH4等气体，该混合气通过电除尘、洗气塔、脱硫装置、气体压缩、变压吸附(PSA)等一系列生产工序，最终使得CO纯度达到≥97.00%，而被分离出的CO2作为原料气重新送入气化炉进行再反应，而分离出的O2、CH4、H2等气体被送至锅炉作为燃料进行燃烧。气化炉气体分析采用多流路柱切色谱技术气相色谱法，该方法可以很好的实现气化炉组分气体的分离检测，通过气体组分含量分析，不仅可以及时掌握CO产品质量，了解气化炉等装置运行状况，同时为进一步优化生产工艺参数调整、降低原料消耗等提供了参考数据，为气化生产装置的安、稳、长、满、优运行发挥积极作用。

1 色谱仪主要技术参数及色谱柱规格型号

1.1 色谱仪主要技术参数

GC7820A型气相色谱仪采用微池单丝设计的热导检测器(TCD)，TCD灵敏度：8000mV×mL/mg，线性动态范围：105(±10%)，最高操作温度：400℃，辅助加热区最高操作温度：350℃，最大升温速率：75℃/min，降温速率：从425℃降至50℃温度<15min，设定分辨率：1℃，程序升温阶数：5阶，柱箱温度波动：环境温度变化1℃时柱箱温度变化<0.01℃，单次最长运行时间：999.99min，操作温度：室温以上8℃至425℃，电子压力控制范围：0～60psi，压力控制精度：0.001psi，最大分流比：250∶1，最大流量<100mL/min，数据采集速率：200Hz，最大功率：2250W，环境温度：15～35℃，保留时间重复性：<0.06%，峰面积重复性：2%(RSD)。

1.2 色谱柱规格型号

气相色谱仪柱箱内共安装5根外径为 ∅3mm填充色谱柱，其色谱柱规格型号分别为：色谱柱1：Q3591-80004、柱长:0.91m、柱外径:3mm、柱内径:2mm、柱填料：Hayesep Q(80/100目)；色谱柱2：G3591-80020、柱长:1.83m、柱外径:3mm、柱内径:2mm、柱填料：Hayesep Q(80/100目)；色谱柱3：G3591-80022、柱长:2.44m、柱外径:3mm、柱内径:2mm、柱填料：Moisieve 5A(60/80目)；色谱柱4：Q3591-80022、柱长:0.91m、柱外径:3mm、柱内径:2mm、柱填料：Hayesep Q(80/100目)；色谱柱5：Q3591-80020、柱长:2.44m、柱外径:3mm、柱内径:2mm、柱填料：Moisieve 5A(60/80目)。

2 分析原理及特点

2.1 分析原理

根据气化炉气体成分组成，为了实现气体全组分的分离与检测，7820A气相色谱仪采用了如图1所示的多流路柱切技术。该流路共采用两个十通自动气体气体柱切阀和一个六通自动气体进样阀，采用3根Hayesep Q(80/100目)填充色谱柱和2根Moisieve 5A(60/80目)填充色谱柱，采用前后双热导检测器(TCD)，采用纯度≥99.999%的氦气(He)作载气，十通柱切阀和六通进样阀的驱动气源采用N2气，通过多流路柱切技术，实现对气化炉全组分气体的分离和检测。

如图1流路示意图所示，该图是处于预运行流路状态，即样品气未进入定量管、色谱柱和检测器时的流路状态，前TCD检测系统第一流路载气由Ch1开始，经十通阀(3)中7号、6号位，流经色谱柱5进入前热导检测器；前TCD检测系统另一流路载气由Ch2开始，流经十通阀(3)中4号、5号位进入色谱柱4后再进十通阀(3)2号经3号位排出；后TCD检测系统第一流路载气由Ch1开始，流经十通阀(1)中7号位与6号位流经色谱柱2进入六通阀(2)的5号位经4号位进入色谱柱3，再进入自动进样六通阀(2)的3号位，经2号位进入后热导检测器；后TCD检测系统另一流路载气由Ch2进入十通阀(1)中4号位，流经5号位进入色谱柱1再进入十通阀(1)中2号位经3号位排出。

开始进样分析时，被检测气体从Sample In口进入两个十通阀(阀1和阀3)的定量管进行置换后，按下“Start”键，两个十通阀动作改变流路途径，前检测系统载气由Ch1开始，经十通阀(3)中7、8号位推动定量阀中被测气体前进，再经1、2号位进入色谱柱4，再经5、6号位进入色谱柱5，最后进入前热导检测器；另一载气由Ch2开始经十通阀(3)中4、3号位直接放空。后检测系统由Ch2开始，经十通阀(1)中7、8号位推动定量阀中被测气体前进，再经1、2号位进入色谱柱1，再经5、6号位进入色谱柱2，当H2、O2、N2等小分子气体进入色谱柱3后，六通阀(2)动作，改变当前流路途径，使CO2、H2O等气体进入2#阻尼，再进入后TCD检测器，此时六通阀(2)再次动作，改变当前流路途径，使载气推动色谱柱3中气体经过3、2号位进入后TCD检测器；另一载气由Ch2开始经十通阀(1)中4、3号位直接放空。如图2所示，气化炉气体组分出峰顺序为:H2→CO2→O2→N2→CH4→CO。从图2中可以看出气体组分分离效果良好，气体全组分的分离流出时间为6.03min。

2.2 特点

实践应用证明，采用多流路柱切和双TCD检测器技术，通过合理设置自动柱切阀时间、柱箱温度等仪器参数，不仅可以实现柱切、反吹和放空，实现气化炉各组分气体的良好分离和准确检测，能够完全满足气化炉全组分气体分析工作要求，同时还具有分析操作简单、分析数据准确、分析效率高、色谱柱使用周期长等特点。同时通过柱切技术可以有效防止待测气体中的CO2和微量H2O等进入5A色谱柱，避免该色谱柱填料污染和失效，可以显著延长5A色谱柱使用周期。

3 仪器运行参数条件设置

为了实现较好的分离效果和较短的分析时间，在满足分析要求前提条件下，经过多次对比实验，仪器参数设定为：柱箱温度设定为80℃，TCD检测器设置温度200℃，载气流量45mL/min，桥流25uv，可以使各组分能够完全分离。同时也防止CO2、H2O等组分进入5A色谱柱，造成色谱柱污染。通过实践应用，气化炉全组分气体分析可以在10min内完成，故积分时间设置最长为10min，阀设置参数如表1所示。

4 存在的问题及改进方法

前期经过70余天时间的应用观察，在分析应用过程中被测气体和载气中的微量水分进入5A柱3和柱5内，致使O2、N2分离效果变差，致使柱3和柱5短时间内失去分离效果，为了从根源上解决此问题，采取了以下措施，并取得较好效果：

(1) 在仪器载气管线上加装RMSHY-2型大容量复合式捕集肼，实现对载气进行有效净化，有效滤除载气中的微量水份和其它杂质；

(2)通过科学设置仪器阀2切换时间，将部样品气中的部分组分进行反吹和放空，实现分析时载气通过色谱柱3，分析完毕后，六通阀动作，载气与色谱柱3断开，有效避免长时间载气通过色谱柱3，使其中的微量水份和其它杂质对色谱柱3的不良影响；

(3)在样品气进样口加装缩颈过滤器，滤除样品气中的微量灰尘杂质。采取以上三个措施后，经过3个多月的实际应用观察，目前各色谱柱性能良好，至今未发现分离效果变差异常现象。

5 小结

采用多柱切、多流路、双TCD检测器气相色谱技术，能够很好实现气化炉气体全组分分析，该方法具有分析操作简单、分析数据准确、分析周期短等特点。对在实际应用过程中发现5A色谱柱使用周期短的问题，通过采取在仪器载气管线上加装大容量复合式捕集肼，实现对载气进行净化，合理设置仪器十通自动柱切阀和自动六通进样阀的切换时间，实现反吹和放空，在保证色谱柱的良好分离效果的同时，最大限度的样品气中微量水份和二氧化碳气体对5A色谱柱的影响，显著延长其使用周期寿命。