气相色谱仪在石化分析中的应用

丁小萃（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

气相色谱仪在石化分析中的应用

丁小萃（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

气相色谱仪是工业中常见的精密分析仪器，在石化分析领域得到了广泛的应用。本文综述了气相色谱仪的工作原理、操作流程及其在石化分析中的具体应用。

气相色谱仪；工作原理；石化分析

随着我国经济技术的飞速发展,气相色谱仪也被广泛应用到石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等各行各业中,并且取得了较好的发展。

由于气相色谱法具有分离效能高、灵敏度高、分析速度快、样品用量少、选择性好、定量准确、操作简单等优点被广泛应用于石化分析领域，并呈现出标准化、自动化和专用化的发展趋势。为石油化工工业起到了很好的推动作用，提高了生产的质量和效率。

1 气相色谱仪在石化分析中的应用

1.1 气相色谱仪的工作原理

1.1.1 气相色谱仪的基本工作流程

气相色谱仪的基本工作流程如图1所示：

图1 气相色谱仪的基本工作流程图

1.1.2 气相色谱仪的工作原理

气相色谱仪根据试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，当气化后的试样被载气带入色谱柱中运行后，组分就在其中的两相间进行反复多次的分配（吸附－脱附－放出），由于固定相对各种组分的吸附能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便会从混合物中分离出来；分离后的组分按保留时间的先后顺序进入检测器，检测器根据组分的物理化学性质将组分按顺序检测出来并自动记录检测信号，产生的信号经放大后，在记录器上显示出各组分的色谱峰；最终依据试样中各组分的保留时间（出峰位置）进行定性分析或依据响应值（峰高或峰面积）对试样中各组分进行定量分析。

1.2 气相色谱仪在石化分析中的应用

1.2.1 液化石油气组成分析

液化石油气（LPG）是一种低碳数的烃类混合物，主要成分为C2～C5烃。由炼厂气所得的LPG的主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量含硫化合物杂质。LPG组分中C5以上的重烃组分含量超标后，不但造成燃烧不完全，而且还会产生大量的残液，这些残液在钢瓶里很难气化，倒出来在大气中极易挥发，遇到火种，则会燃烧或爆炸。故LPG中C5及以上重烃组分的含量就成为评价LPG是否合格的标准。

1.2.1.1 方法原理

使用方法为SH/T 0230-1992液化石油气组成测定法(色谱法)，该方法采用直接汽化进样，试样被载气带入气相色谱柱，在色谱柱内被分离成相应的组分，通过热导池检测器，利用记录到的色谱图，用面积归一化法计算各组分的百分含量。该方法具有快速、简便的特点。

1.2.1.2 仪器

具有以下技术特性的气相色谱仪（如岛津GC-2014，Agi⁃lent 6890系列色谱仪）：

（1）热导池检测器（TCD）：氢气作载气，灵敏度优于1000mV·mL/m（g苯）；

（2）记录器：0～1、0～5或0～10mV自动电子电位差。

1.2.1.3 分析谱图与结果报告

将液化气样品的液体部分冲入气体样品袋中，待完全气化后备用。按操作条件起动色谱仪，待基线稳定后，开始进样分析。

1.2.1.4 含量计算

试样中某组分含量Vi[%(V／V)]，用面积归一化法，按下式计算：

式中：Ai—某组分峰面积(为峰高与半峰宽之乘积)；

fVi—某组分体积(或克分子)校正因子，见表1。

注：对于面积的测量要注意有足够的精密度。必要时调节仪器衰减档使峰高尽量在记录纸的二分之一以上，峰宽对C3组分应在3mm以上。或用相应的精确测量仪器。

表1 LPG主要组分的校正因子

注：当有两个以上峰合在一起不能分离时，则按各组分的大致含量计算混合克分子校正因子。例如当两个组分含量相同，则取其平均克分子校正因子。

1.2.2 石脑油单体烃组成（PONA）分析

石脑油是一种轻质油品，指易挥发的石油产品。石脑油由原油经初馏、常压蒸馏在一定的条件下蒸出的轻馏分，或二次加工汽油经加氢精制而得的汽油馏分。其沸点范围依需要而定，通常为较宽的馏程，如30-220℃。它具有烷烃、环烷烃含量高，安定性能好，重金属含量低，硫含量低等优点，石脑油是制取乙烯、丙烯的重要原料获知石脑油、重整汽油或烷基化油的烃类组成对于原油评价、烷基化和重整工艺过程控制、产品质量评定和日常管理具有非常重要意义。

1.2.2.1 方法原理

使用方法为SH_T 0714-2002石脑油中单体烃组成测定法 (毛细管气相色谱法)，该方法将具有代表性的石脑油试样导入气相色谱仪，色谱仪配备有含甲基硅酮固定相的熔融石英毛细管色谱柱，氦气(或氮气)载气将气化的试样带入色谱柱将组分分离，用火焰离子化检测器检测馏出的组分。检测器信号由电子积分系统或计算机处理。将每一流出的色谱峰的保留指数与已知的保留指数表进行对照，并结合标准谱图以鉴别每个色谱峰。保留指数表通过在相同条件下测定标样或采用气相色谱——质谱联用技术(G C/M S)测定参考样品或同时采用上述两种方法来建立。通过校正因子归一化法测定组分的 质量分数。将正壬烷后的峰累加并报告为C10+。

1.2.2.2 仪器

能够实现色谱柱箱温度从35℃到20 0℃，升温速率1℃ /m i n的程序升温过程的气相色谱仪(如安捷伦6890N)，配有可提供样品的线性分流进样(如200：1)的闪蒸汽化进样器以保证合适的进样。相应的载气控制器必须足够精确，可提供重复的柱流量和分流比以保证分析的稳定性。对毛细管色谱柱有最佳响应的火焰离子化检测器(包括气体控制和电子线路)必须满足或优于下列各项指标：

操作温度：100℃～300℃

灵敏度：＞0.015C/g

检测限：5×10-1ZgC/s

线性范围：＞107

1.2.2.3 分析结果报告

表2 石脑油单体烃组成分析结果

2 结语

随着气相色谱技术本身的不断成熟,气相色谱仪在石化分析领域的应用日益普遍，大大提高了石化生产的质量和效率，促进了石油化工企业的健康发展,进一步推动了我国经济社会的稳定发展。

[1]温绍博.气相色谱法在煤化工分析中的应用探讨[J].能源技术,2015:58.

[2]孙传经.气相色谱分析原理与技术[M].北京:化学工业出版社,1985.12.