[發(fā)明專利]一種寬量程測(cè)定氣體中硫化物的氣相色譜分析系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710673619.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN107478742A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少楠;周鵬云;張軍;賴曉峰;陳雅麗;方艾黎;徐龍;孫曉軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G01N30/02
• 分類號(hào): G01N30/02;G01N30/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司51214
• 代理人: 房云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬量程測(cè)定氣體中硫化物的氣相色譜分析系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

天然氣及其它燃料氣體都是清潔能源，在國(guó)內(nèi)使用日益廣泛。然而這些燃料氣體中含有硫化物，硫化物不僅污染環(huán)境，危害健康，還會(huì)腐蝕輸送管線。由于這些燃料氣體的使用區(qū)域不斷擴(kuò)大，消費(fèi)量逐年增加，至2016年已達(dá)到2058億立方米，燃燒釋放的硫化物會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的影響。出于保護(hù)環(huán)境的考慮，國(guó)家對(duì)天然氣及其它燃料氣體中硫化物的含量指標(biāo)日趨嚴(yán)格，例如，新修訂的《天然氣》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣中的硫化物含量提出了更嚴(yán)格的要求。

此外，在石化、化工生產(chǎn)過程中，硫化物的存在會(huì)造成不耐硫催化劑的中毒，使其活性下降，甚至完全失去活性，給工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。

在食品等輕工行業(yè)使用的各種氣體產(chǎn)品中，也需要監(jiān)測(cè)硫化物含量。

由于產(chǎn)地、用途等不同，氣體中硫化物的種類、含量變化較大。特別是隨著各種新型燃料氣體的出現(xiàn)，對(duì)燃料氣體中的硫化物的測(cè)量已經(jīng)擴(kuò)展到煤制氣、焦?fàn)t氣、煤層氣、生物質(zhì)氣、液化氣、車用天然氣等領(lǐng)域。天然氣中的硫化合物主要包括：硫化氫、硫氧化碳、硫醇、硫醚和二硫化物等。不同產(chǎn)地的天然氣，其硫化物種類及含量均不相同，井口天然氣含有多種形態(tài)硫，硫化氫的含量可能高達(dá)10％。煤制氣、煤層氣、生物質(zhì)氣等燃?xì)猓淞蚧锝M成與含量均與常規(guī)天然氣有較大區(qū)別。煤制氣中硫化物的含量通常低于0.1ppm(V/V)；焦?fàn)t煤氣中也含有多種形態(tài)硫，硫化氫的含量通常在幾百到幾千ppm(1×10^-6)；生物質(zhì)氣中的硫化氫含量通常在幾十ppm到百分含量之間。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)氣體中高含量硫化物分析多采用化學(xué)分析方法，化學(xué)分析法操作繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，準(zhǔn)確度不高。對(duì)低含量硫化物的分析多采用硫化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器(SCD)法和火焰光度檢測(cè)器(FPD)法。SCD與其他的方法相比最主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)硫化物的等摩爾響應(yīng)和高靈敏度，因此采用硫化學(xué)發(fā)光氣相色譜法可以輕松實(shí)現(xiàn)氣體中的形態(tài)硫和總硫的測(cè)定。但是SCD氣相色譜法對(duì)于大多數(shù)用戶來講，具有比較嚴(yán)格的使用條件，且儀器價(jià)格較高，無(wú)法大面積工業(yè)化推廣應(yīng)用。

傳統(tǒng)的FPD氣相色譜儀多為單檢測(cè)器流程。只能完成樣品中0.1ppm到200ppm左右的硫化物分析，氣體中過高濃度的硫化物組分有時(shí)會(huì)造成檢測(cè)器的損壞。而且，天然氣中的硫化物的種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一些大分子硫化物，如二硫化物，在色譜柱中保留時(shí)間很長(zhǎng)，達(dá)40～50min以上，不但分析時(shí)間長(zhǎng)，而且由于保留時(shí)間長(zhǎng)，出峰晚，峰形扁平，含量低時(shí)常被噪聲掩蓋，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)的FPD、PFPD(脈沖火焰光度檢測(cè)器)檢測(cè)器檢測(cè)各種氣體中的硫化物是一種理想的狀態(tài)，特別適用于成分比較簡(jiǎn)單的氣體樣品分析。FPD、PFPD檢測(cè)器對(duì)形態(tài)硫化物具有很好的檢測(cè)下限，但檢測(cè)上限最高只能達(dá)到2％，這對(duì)于一些H₂S含量在5％～10％的井口天然氣無(wú)法快速檢測(cè)。

一些硫化物性質(zhì)活潑，特別是硫化氫，易吸附在管路內(nèi)壁上，或管壁上吸附的硫化物脫附，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，這也是色譜法分析硫化物必須解決的一個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種快速準(zhǔn)確分析多種氣體中極微量至常量硫化物的寬量程硫化物分析氣相色譜系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)既能檢測(cè)氣體中ppb(1×10^-9)級(jí)的極微量硫化物，又能檢測(cè)H₂S高達(dá)10％的氣體，為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供一種更加方便、快捷、準(zhǔn)確的氣體分析方法。

本發(fā)明的寬量程測(cè)定氣體中硫化物的氣相色譜分析系統(tǒng)，包括：以第一六通閥3和定量管1構(gòu)成的進(jìn)樣部分；以第一六通閥3、定量管1、GasPro毛細(xì)柱5、第二六通閥6和火焰光度檢測(cè)器13構(gòu)成的第一分析部分；和以第一六通閥3、定量管1、GasPro毛細(xì)柱5、第二六通閥6和熱導(dǎo)檢測(cè)器7構(gòu)成的第二分析部分。

上述第一分析部分用于分析羰基硫、硫化氫濃度≤100ppm的氣體；上述第二分析部分用于分析羰基硫、硫化氫濃度≥100ppm的氣體。

上述第一六通閥3和第二六通閥6可以為手動(dòng)或自動(dòng)切換六通閥。

在上述氣相色譜分析系統(tǒng)中，GasPro毛細(xì)柱5的前段加裝分流/不分流裝置，以適應(yīng)不同硫化物在分析運(yùn)用中的濃度變化。

在上述氣相色譜分析系統(tǒng)中，還包括進(jìn)樣口、出樣口、針型閥、減壓閥、穩(wěn)壓閥、氣路管道、載氣瓶、輔助載氣瓶、載氣等常規(guī)部件和材料，這些均可在市場(chǎng)上通過商業(yè)得到。