煤氣是由多種可燃成分組成的一種氣體燃料。煤氣的種類繁多，成分也很復(fù)雜。粗苯是煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一,經(jīng)脫氨后的焦?fàn)t煤氣中回收的苯系化合物，其中以苯含量為主，稱之為粗苯。一般煤氣中苯族烴含量控制在3～5 g/m3，這一指標(biāo)對大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟合理的。因此測定塔后煤氣粗苯含量很必要。下面探討用氣相色譜測定煤氣中的粗苯。
2 實驗部分
2.1 實驗儀器及試劑
GC－7800 型氣相色譜儀；1 μL、10 μL 及100mL 注射器；ES301 色譜柱；純度99.99%的氫氣，純度99.995%的氮氣，干燥無油的壓縮空氣；10 mL 及50mL 容量瓶。十二烷（二硫化碳，分析純）；苯（要求純苯含量不低于99.8%）。
2.2 實驗方法
2.2.1 色譜條件
FID 檢測器載氣為氮氣，30 mL/min；柱溫80 ℃。空氣300 mL/min；汽化室溫度160 ℃；氫氣30 mL/min；檢測室溫度160 ℃。升溫程序：初始溫度80 ℃，初溫保持時間5 min，升溫速率20 ℃/min；
終溫140 ℃，終溫保持時間6 min；基線BAS2。
2.2.2 外標(biāo)樣的配制
1）用100 mL 注射器先取20～30 mL 不含苯的空氣，將橡皮塞塞住注射器出口；再用10 μL 注射
器取4 μL 純苯注入100 mL 注射器內(nèi)，待苯全部揮發(fā)后，拔去橡皮塞用空氣稀釋到100 mL，再用橡皮塞住針頭，借助注射器內(nèi)配置的小片薄鐵片使之混合。該樣品苯的質(zhì)量濃度為35.2 g/m3。
2）準(zhǔn)確稱取一定量的純苯于容量瓶中，用十二烷（也可用二硫化碳）稀釋到刻度，搖均保存。要求配制的外標(biāo)樣中的苯含量盡量和樣品中的苯含量接近，一般粗苯中純苯含量在55%～75%之間。
外標(biāo)樣苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算式為：w＝V1/V2×100，
式中：w為外標(biāo)樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），V1為純苯的體積（mL），V2為配制外標(biāo)樣的總體積（mL）。
2.2.3 方法的建立
*次進樣實驗，只需修改采樣結(jié)束時間即可進樣采集數(shù)據(jù)，此實驗時間可改為15 min。調(diào)整色譜儀達到儀器條件，待整機穩(wěn)定后，用注射器準(zhǔn)確進2.2.2 中1）樣1 mL，在同一色譜條件下進樣“采集數(shù)據(jù)”，同時按下“程序升溫”。外標(biāo)樣的譜圖見圖1。分析結(jié)果如下：外標(biāo)樣樣品保留時間1.965 min，峰高136 318.703 mV，峰面積1 884 000.125，苯含量35.200 0 g/m3。
在線色譜工作站中方法的建立：
1）選擇“方法”頁簽中“采樣控制”，輸入采樣時間15 min。其他按
需要填寫。
2）選擇“積分”點擊“面積、外標(biāo)法”。
3）編輯組分表：選擇“組分表”頁簽，單擊右側(cè)的“譜圖”按扭，調(diào)出標(biāo)樣譜圖，單擊“全選”編輯組分 表，從外標(biāo)樣譜圖知有1 個高峰，因為外標(biāo)樣是用空氣配入苯，因此可確定保留時間1.965 min 時的峰是苯，在此輸入峰名“苯”。4）校正，單擊“組分含量”輸入此標(biāo)樣苯的濃度35.2 g/m3。“重復(fù)次數(shù)”輸入3。
5）加入標(biāo)樣，選擇“加入標(biāo)樣”調(diào)出標(biāo)樣譜圖進行校正，重復(fù)3 次后點擊“校正完畢”保存方法，稱方法1。這樣焦?fàn)t煤氣中苯含量的方法就建立了。準(zhǔn)確抽取2.2.2 中2）標(biāo)樣0.2 μL 進樣，“采集數(shù)據(jù)”同時按下“程序升溫”。建立粗苯中苯含量的方法，本方法與方法1 不同之處是步驟4），單擊“組分含量”輸入此標(biāo)樣苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w。“重復(fù)次數(shù)”輸入3。其他步驟與方法1 相同，此方法簡稱為方法2。
2.3 樣品的測定
方法建立后，即可對樣品進行測定，以塔前煤氣為例，用多功能氣體軟袋準(zhǔn)確進1 mL 樣品，進樣“采集數(shù)據(jù)”，同時按下“程序升溫”。到離線工作站中打開樣品譜圖，加載方法1，預(yù)覽，得到樣品譜圖和分析結(jié)果見圖2、表1。
3 分析結(jié)果與討論
1）粗苯中粗苯和苯的比例系數(shù)（K）的確定。為了得出焦?fàn)t煤氣中粗苯的含量必須要確定粗苯中粗苯和苯的比例系數(shù)（K）。準(zhǔn)確抽取0.2 μL 的合格粗苯，進樣，采集數(shù)據(jù)，同時按下“程序升溫”。到離線工作站中，打開粗苯樣的譜圖，加載方法2，預(yù)覽，可以得到粗苯中苯的含量，進而確定比例系數(shù) K。在實驗中取合格的粗苯進樣，采集數(shù)據(jù)，得到粗苯中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，則K為1.33。
2）苯含量換算成粗苯含量。用色譜法測出煤氣中的純苯含量，可將其換算成粗苯含量。試驗測得樣品中苯的質(zhì)量濃度為28.361 7 g/m3，則煤氣中粗苯的質(zhì)量濃度為37.72 g/m（3 1.33×28.361 7）。
3）要得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下每立方米煤氣中的粗苯含量，還應(yīng)按氣壓、溫度進行換算，換算式如下：
式中：Y0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下煤氣中粗苯含量，g/m3；Y為煤氣中粗苯含量，g/m3；V0為1 m3煤氣換算至標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煤氣體積，m3；P為取樣時的大氣壓力，133.322Pa；b 為煤氣與大氣壓力差；W為t ℃時飽和水汽分壓，133.322 Pa；t為煤氣平均溫度，℃。用同樣的方法可以測定洗苯塔后煤氣中的粗苯含量。色譜法與冷凍法、活性碳法相比較相對誤差都在5%以內(nèi)。利用此方法測定煤氣 中粗苯的含量，比例系數(shù)K 是產(chǎn)生誤差的一個重要原因，K 值隨著粗苯中苯、甲苯、二甲苯的相對比例的變化而不斷變化，為求準(zhǔn)確應(yīng)該經(jīng)常用粗苯產(chǎn)品來校驗K 值。所使用的外標(biāo)樣的濃度越接近樣品的濃度所測定的結(jié)果就越準(zhǔn)確。重復(fù)對樣品進行測定，兩次平行誤差不應(yīng)超過5%。取煤氣的氣袋必須用多功能氣體軟袋，因 為常規(guī)的取煤氣用的膠囊對苯有很強的吸附力，嚴(yán)重影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4討論
試驗證明，所用的色譜柱不同，儀器所設(shè)的條件不同，各組分的峰值也不同，所以每次更換色譜柱或改變色譜條件都要重新做標(biāo)樣校對。用氣相色譜法直接測定煤氣 中粗苯的含量，一般方法建立起來以后，如果色譜柱的性能良好的話，2 個月左右校正1次標(biāo)樣即可。測定1 個樣品，只需15 min 就可以出結(jié)果。為力求準(zhǔn)確，一般平行進樣2、3 次來確定結(jié)果，進樣后儀器自動分析并顯示出結(jié)果。用氣相色譜法測定煤氣中粗苯含量具有樣品用量少、分析速度快、靈敏度高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點。
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