混合煤气成分测定方法探讨

周淑珍 张玲芝 曹战钊 周群 申海根

(安阳钢铁股份有限公司)

混合煤气成分测定方法探讨

周淑珍 张玲芝 曹战钊 周群 申海根

(安阳钢铁股份有限公司)

对混合煤气成分测定方法进行了探讨。采用多点校准进行定量,可准确测定混合煤气的成分,同时,也可代替单点校准法测定焦炉煤气、高炉煤气单种气体。

混合煤气 气相色谱 单点校准 多点校准

0 前言

焦化、钢铁行业的焦炉煤气、高炉煤气成分的测定,一般采用气相色谱法,且由于其成分相对稳定,采用单点校准可准确定量。然而对于混合煤气,由于其配比的变化以及单种煤气本身成分的波动,造成其主要成分变化范围很大,单点校准已不再适用,可采用多点校准法 (校准曲线)进行定量。下面笔者就使用标准气体制作校准曲线,然后利用校准曲线测定、分析混合煤气的方法进行分析探讨。

1 试验

1.1 主要仪器

试验用主要仪器为:GC9800TP型气相色谱仪,配 TCD检测器,十通阀气体进样器,HW-2000色谱工作站。色谱柱:混合分子筛填充柱 (两根,TDX-01;13×5A)。用高纯氩气作为载气[1]。

1.2 试验方法

按相应条件调整好仪器,待基线稳定后,用十通阀气体进样器自动定量进样,到 13 min时进行气路切换;采用标准样品的色谱图进行定性分析,煤气成分含量用外标法峰面积进行定量。

1.3 试验条件

柱箱温度:70℃;检测器温度:120℃;载气:高纯氩气;柱前压:0.15MPa;桥流:70 mA;进样量:1 mL。

1.4 确定混合煤气的理论浓度

根据近几年来高炉、焦炉、转炉实际生产中煤气成分的测定结果,按可能出现的任意配合比例进行计算,得出混合煤气的理论浓度范围。经计算各组分理论浓度范围见表 1。

表1 各组分理论浓度范围 %

1.5 制作标准曲线
先利用单种标准气体进行定性,然后对三种标准气体分别进样分析。该标准气体由化学标准物质委员会监制,大连大特气体有限公司生产,具体组分百含量见表 2。

表2 标准气体化学成分 %

按上述色谱条件进行成分测定,得到色谱图 (2号标准气体色谱如图 1所示),利用色谱工作站提供的功能得到多级校准曲线,各组分的标准曲线如图 2所示。各组分的相关方程与相关系数见表 3。

图1 标准气体 (编号 2)色谱图

图2 各组分标准曲线

表3 各组分相关方程与相关系数

由图 1、图 2和表 3可看出,在上述条件下煤气各组分分离效果很好,其煤气主要成分含量在一定范围内和峰面积线性关系良好(相关系数≥0.98)。

1.6 试样测定

对安钢生产的混合煤气进行采样检测[2],经工作站自动计算 (保留两位小数,CmHn由差减法得到),其结果见表 4。

表4 混合煤气测定结果 %

由表 4可以看出,在确定的色谱条件下,混合煤气各组分得到了很好的分离,并且主要成分含量在所绘制标准曲线的线性范围之内,可以利用校准曲线进行处理。

2 结果与讨论

2.1 试验条件的确定

2.1.1 色谱柱的选择

由于所测定的煤气组分是无机物和低沸点碳氢化合物的混合物,应选择固体吸附剂作为柱子填充料,通过验证,选择 TDX-01分析 CO2,3×15 A分子筛分析 H2、N2、O2、CO、CH4等[3]。

2.1.2 载气种类的选择

由于使用的是 TCD检测器,被测组份中含有H2和 N2,经查不同载气的 TCD桥温 -桥流曲线图,为了提高检测的灵敏度和检测组分有响应,确定使用高纯氩气作为载气。

2.1.3 温度选择

根据样品中各组份完全分离原则,通过大量的试验,确定检测室温度为 120℃,柱温箱温度70℃。

2.2 方法验证

针对混合煤气的测定,目前无具体的国标方法,一般参照 GB10410.1《人工煤气组份气相色谱分析法》,该国标中对分析精密度未做要求。为了验证此方法的适用性,以编号为 2的标准气体作为试样,分别采用单点校准 (分别以编号为 1和 3的标体作校准因子)和多点校准进行分析处理,最终结果保留二位小数。校准结果见表 5。

表5 标准气体 (编号 2)单点校准和多点校准结果比较 %

由表 5可以看出,在煤气主要成分含量波动很大时,用单点校准会产生较大误差,而采用多点校准结果的准确性、可信程度都要好于单点校准。

3 结论

1)在该方法确定的试验条件下,煤气主要成分的百分含量在一定范围内与峰面积呈良好的线性,相关系数在 0.98以上,可准确地测定出混合煤气成分。

2)利用所做的标准曲线测定、处理转炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气及其二者或三者的任意配合比例的混合煤气,通过一段时间的结果比对,要比原来所使用的单点校准的效果好。

[1] 曹战钊,李凤霞,申海根,等.气相色谱法测定焦炉煤气成份的探讨.河南冶金,2006,14(1):29-30.

[2] 王志峰,张志忠,李献宏,等.高炉、焦炉混合煤气逆向引转炉煤气在安钢的应用.河南冶金,2008,16(5):28-29.

[3] 刘国诠,余兆楼.色谱柱技术丛书—色谱柱技术.北京:化学工业出版社,2007:39～40.

D ISCUSSI ON ON COM POSITIONS DETERM INATI ONM ETHOD FORM IXED COAL GAS

Zhou Shuzhen ZhangLingzhi Cao Zhanzhao Zhou Qun Shen Haigen

(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

The compositions determination methods of mixed coal gas are discussed.Multilevel calibration can accurately determine its composition and also compositions of coke oven gas and blast furnace gas in place of single calibration.

mixed coal gas gas chromatography single calibration multilevel calibration

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2010—5—19