化验分析仪埃兰Elab9100的使用及维护

李帆，玉竹(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315800)

0 引言

硫氮分析在石油化工企业的运行过程中有着至关重要的作用。装置通过对硫氮数值监控，可以实时调整操作，防止管线腐蚀、催化剂中毒、产品性能改变和某些硫氮化合物造成健康危害。按照现行的排放和空气质量标准，燃料中硫氮化合物的含量控制极为严苛。由于装置生产连续性的需要，通常都需要24 h运行，正确掌握仪器操作步骤和方法，并在日常分析后及时进行维护，才能确保仪器的使用寿命和准确性。

硫氮分析仪器在运行一段时间后，由于静电原因，仪器内部会吸附较多的灰尘，由于液体、气体、固体的分析频次大，样品转换快，在分析过程中或多或少会存在燃烧不充分而造成的裂解管、过滤器积碳的现象。根据埃兰Elab9100使用情况，下文分别对该硫氮分析仪使用步骤、注意事项、日常维护做简单介绍，探究该仪器使用和维护熟练掌握后，对于炼化企业化验中心样品分析效率的提升。

1 操作原理

1.1 Elab9100 分析流程

样品(液体、气体、固体)通过进样模块进入到仪器中，进入至燃烧系统，然后进行脱水、去卤素，随着载气先进入到硫检测器，然后再进入到氮检测器，通过计算系统，计算出样品的硫含量和氮含量，在计算机中得出最终含量。

1.2 样品的裂解

运用氩气作为输送样品的气体，需要测定的样品由进样器具取出，并以一定的速度混合加至高达850 ℃温度的裂解管中。在此过程中混合品会通过两个步骤的反应，第一步首先在载气中进行分解，第二步在燃烧气中点燃反应，燃烧后产出物质的方程式如下：

式(1)～(3)中：X为含有C元素的物质。

1.3 脱水

样品充分燃烧后的气体流出燃烧管以后，紧挨着过滤器需要连接一个膜式干燥器(膜式干燥器的主要功效是脱去样品中的水分，过滤器的作用是阻止一部分气体由于燃烧不充分而存在的积炭)，除去水分后的气体可以直接通过化学发光氮检测器和紫外荧光硫检测器。

1.4 元素检测

NO进入到定氮检测器中和另一路进入的O3发生反应，产生出特殊的光线，NO的浓度决定了光的强弱。电信号由光的强度转化而来，随着横坐标时间的推移，该信号形成正太分布的曲线，积分面积和样品中的N浓度成正比，根据曲线的积分面积和建立的校正曲线可以计算出试样中的N含量。

2 操作部分

2.1 分析前检查

检查电源和气路，调节加压阀的分压阀为0.3 MPa，调节调压阀压力为0.2 MPa，待浮子流量计计数值稳定后，打开进样器电源开关。检查进样隔垫漏气和污染情况，进样隔垫漏气会使载气和燃烧气体流量不足，导致样品结果偏小；进样隔垫污染会使污染物随着进样针一起进入到裂解管中，导致样品结果偏大。在拿到待测样品时，应第一时间对该样品所含待测元素的大概浓度、试样的化学属性或物理特性有一定的认识，错误的样品处理方式或错误的曲线选择可能导致样品最终数据的不正确和数据覆写度不好。

2.2 分析过程中操作

(1)开机步骤。①启动燃烧炉的电源进行升温，再启动检测器开关；②调节仪器燃烧炉温度升至850～1 050 ℃之间；③打开燃烧气气瓶和载气气瓶的总阀门，使用减压阀将分压调至0.3 MPa左右；④打开软件。

(2)校正曲线的建立。埃兰Elab9100分析仪可通过一种进样器实现液体、气体、固体三种不同形态的进样，因此只需新建不同的测量方法，在分析样品过程中选择合适的方法即可。点击新建方法，待检测元素栏点击TN+TS选项；样品形态栏中有液体、气体、固体三种选项，根据方法需求设定结果单位、进样速度、氩气流量、最大积分时间、曲线积分起始点和终点等相关参数。保存至方法后调入此方法，用标准样品来制作校正曲线，考虑到成本及标准物质的稳定性，三种形态的标准曲线都用液体的标准样品来绑定。在选用的方法下，编辑标准物质的浓度、进样量、重复次数后，开始测量，按标准样品的浓度从低到高依次测量，根据标准样品的测量积分翻倍情况来制作曲线。所有浓度标准样品测量完成后，若拟合曲线的拟合系数≥0.995即可完成拟合到方法，再完成产品的化验[1]。

(3)标样的测量。选择与样品浓度相近的标样浓度，在需要进行测量的曲线下按照样品分析的方式测量标样，测出实际浓度的标样与标准浓度值相除，得出曲线的转化率，在计算样品结果时需要参与计算，也可在方法中更改日校正因子，以对此时曲线状态进行校正。

(4)样品的测量。根据样品的形态选择正确的测量方法，在选择校正曲线时，应当尽量选择与被测样品相接近的曲线和标准物质进行分析，可以增加样品分析的准确性。①气体进样。用气体取样针筒从气袋中取10 mL样品(可根据样品含量的大小选择进样量，以防样品含量过大导致裂解管积碳)，放置自动进样器上，调节正确的进样速度。进样针插入燃烧管后再点击软件中的“开始测量”，重复进样，平行样品间的RSD值应小于等于5。②液体进样。用注射器取20 μL的样品，拉杆要向反向移动拉出一段行程，避免取样针头内的气体在取样针里面插入焚烧管后蒸发，来干扰产品化验结果。放置自动进样器上，缓慢进样，进行平行样品的测量。当液态标样的化验分析时，很容易会被污染掉的，绝大多数污染品都容易被溶解过，同时部分液态样有非常强的易挥发和易吸潮性，今后在分析液体或者液态样品时候，应把这些污染因素考虑其中。对于微量硫氮的样品，所有的器具、注射器等工具都应保持干净不被污染，且使用前应得到充分置换和润洗；遇到容易挥发和吸水的SN氧化物，进样之前分析品需要冷处理，有需要时注射的设备也要冷却处理，同样要储存在密封密闭的容器内，否则很容易带来化验结果的偏差和波动。③固体进样。固体进样前应对进样舟进行煅烧，以用来除去进样舟上的杂质和水分。对于黏稠的油样，应在天平上称量出质量，将重量输入软件中用于计算。对于流动性较好且含量较大的油品也可通过体积进样5 μL，通过样品密度计算出重量输入到软件中计算含量。对于含量超出曲线范围的样品，应进行适当倍数的稀释后进行分析。在固体进样中应及时打开帕尔贴用于冷却进样舟温度，以确保样品在进到燃烧炉中减少挥发。在固体进样中易出现样品爆燃的现象，该现象的出现会使最终结果偏小，因此可以适当减少载气流量以消除此现象的发生。

(5)关机。断开检测仪器主机电源，进样器的电源。60 s后将氧供气瓶和氩供气瓶总阀关掉，打开氧气和氩气的分路阀门，调整温控设备的温度为200 ℃，等到整体设备温度到达室温后再关掉燃气设备的主机，点击关闭按钮，退出软件，关闭计算机电源。

(6)日常操作中注意事项。①在拿到未知样品的时候应该根据样品的流动性、颜色、杂质情况以及气味初步判断样品含量的大小(流动性好的样品可用液体方法测量，流动性差颜色发黄的样品应选用固体的方法测量，组分较轻以挥发样品需用冰箱或冰进行降温以便进样针进行抽取，样品味道较臭时证明硫含量较大等)，从而选择合适的方法及曲线进行样品测量。②根据样品含量选择正确的进样针，若含量较大时，为了使样品充分燃烧，可以适当减少进样量。而后根据进样量的大小选择进样针的量程，以减少进样针残留对结果的影响。在测量样品前应充分润洗进样针，尽可能减少大含量样品对小含量的影响。在对小含量的样品测量时，应确保进样量准确，排除进样针内的气泡。③在进行固体进样时，应使进样舟通过帕尔帖充分冷却后再进行下次进样。就Elab9100这台仪器来说，在固体方法下，开始测量后，应在大概22 s后再进行进样以确保最大程度地减少样品的挥发。④标准样和液态品分析前，第一步选定对应标准样形态的公式，第二步选择标样和液体产品的模式，第三步单击“开始测量”按钮让空取样器进一次样，把取样的小推杆停到相应的行程上，最后开始进入样品分析。⑤每次进样针要放在相同位置，从而保证数据良好的重复性。⑥取样针进入标样以后不要一直放置在进样垫上，否则可能会使得进样器堵塞，减少进样针的使用长度。⑦全新或者一年以上没有使用过的取样器、进样舟应该先放到燃烧管里面焚烧1 min以上，然后把标样取出来，第二次放到燃烧管中焚烧，直到取样器和进样舟的空白波段完全清除。⑧化验过程中，送样品的速率要均匀和缓慢，以防石英管的内壁有结碳，把杂质带到后面的干燥器和反应室。⑨一般标样保质期为一年，应保存在低温冷藏箱中，以延长其使用寿命。⑩在不漏气的情况下，在分析过程中如果闻到臭氧的味道时，应及时更换除臭氧的装置。

2.3 日常检查及维护

(1)经常检查气路。长时间的使用和暴露空气中，容易导致气路软管老化、变硬，导致仪器漏气，氧气和氩气外泄，影响分析结果，而且气路压力过大，漏气后存在较大的安全隐患。应该每日进行巡检，发现气路老化、接触头不牢固的情况，应及时关闭气路进行更换软管及接头。

(2)经常检查过滤膜。由于不正确的进样手法，进样速度过快、样品含量较高或者分析温度不足都可能导致样品的不完全燃烧，导致裂解管末端、玻璃弯管以及过滤膜中积碳，影响分析结果，使分析结果偏大，导致结果重复性差，应及时更换新的过滤膜。

(3)经常检查仪器参数。此检查项应在做样前进行，日常应及时检查仪器参数中的流量及压力，只有在正常的仪器状态下，才能保证分析数据的准确性和重复性。

(4)固定频次检验裂解管的运行状况。固定频次检验裂解管的运行状况，发现裂解管的内壁有变薄和变色的情况，当使用周期越来越长，某些样品中夹杂着无机盐和杂质，都会影响裂解管的寿命，应及时发现及时处理更换新的裂解管，以防安全隐患的存在。越是含量微量的样品，对反应裂解管的要求就越高，裂解管的内壁变薄和变形，会导致型号输出不稳定，灵敏度减小，分辨曲率有变化[2]。

(5)定期检验裂解管器的出口端。定期检验裂解管器的出口端有误积碳的问题，如果裂解管里面有积碳的问题，把纯氧气在高温下导入就会燃烧烧掉积碳，如果管线里面有积碳，要把管线换掉。

2.4 出现问题及处理办法

(1)仪器没有显示，风扇不转动。打开电源开关，没有显示，风扇也不转动。应该检查插座电源是否有电、检查保险丝是否完好。

(2)炉温显示不正常。一般有四种原因：主机电源未接通、热电偶短路、固定继电器断路、温控部件故障。

(3)仪器没有信号。进样后，仪器没有信号响应，一般有五种原因：一是锌灯不亮；二是光电倍增管没有高压；三是气路末端漏气；四是气体流量不足；五是光电倍增管可能断裂。

(4)样品积分值下降。一般情况下，相同样品量的已知标准样品积分数下降有三种原因：一是反应室脏了；二是光照强度不够；三是可能漏光。

(5)基线不稳定或重复性不好。当仪器出现基线不稳的情况，很大可能是仪器裂解管末端以及气路中积碳导致，此时，若裂解管中有积碳沉积，可以将末端反推入炉内进行燃烧，或者将氧气与氮气反接进行反吹。消除积碳后，基线恢复正常。

(6)转化率达不到要求。如果在仪器处于正常状态且标样及进样手法正确的情况下，可以考虑紫外灯的衰减，可以按照转化率更改校正因子或者重新建立曲线。

(7)仪器压力降低或升高。当仪器压力升高时，玻璃弯管积碳、过滤膜积碳过多都可以导致此种情况，应更换积碳的玻璃弯管及过滤膜，更换后的玻璃弯管去马弗炉中煅烧处理。

当仪器压力降低时，应先检查系统各个连接部位的气密性，如：气密性是否良好、检查隔垫是否由于进样次数过多、过滤膜是否被烧穿，是否更换隔垫、过滤膜(新更换的隔垫可能会导致标样结果不准确，重复进样直至标样结果重复性良好再进行样品分析)[3]。

3 结语

埃兰Elab9100是炼化企业分析化验室使用率极高的硫氮元素含量分析仪器。针对此仪器，本文介绍了仪器的使用方法和日常维护以及可能出现的几种状况及其处理方法。对化验仪器的标准化操作和定期维护保养，一方面可以让石油化工企业化验中心提高分析效率，降低时间成本；另一方面可以大幅提升检测仪器的使用周期，减少化验标样和耗材的消耗，降低成本。