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焦炉煤气中萘含量的分析方法改进
摘要
现在的煤焦化企业炼焦过程中产生了大量的焦炉煤气,焦炉煤气中含有一定量的萘,萘的存在影响整个回收系统的稳定性,因此在回收系统中有除去其它物质的同时也要除去萘,因此测定萘的含量也从侧面反映了生产工艺的好坏。煤气中萘含量的分析采取
气相色谱法。传统原理是利用甲苯吸收煤气中的萘,吸收液中加入一定量的内标物正十六烷,再用
气相色谱法分离,测定萘的含量。我通过系列的实验总结分析,将原有的内标法改为外标法,不仅缩短分析时间,对结果的处理也很简便。
一.实验部分
1 内标法分析焦炉煤气中萘含量1.1 试剂和材料
萘:分析纯
正十六烷:分析纯
甲苯:分析纯
色谱固定液:6.5%DEGS(丁二酸乙二醇聚酯)
色谱载体:201红色载体,酸洗,0.25mm~0.18mm(60目~80目)
柱管:长2m、内径3mm的不锈钢管
氮气:含量≥99.9%
氢气:含量≥99.9%
净化空气:用活性碳、分子筛和硅胶净化过滤的压缩空气
进样器:100μl 1μl微量注射器
分析天平:分度值0.1mg
容量瓶:50ml 10ml
量筒: 50ml
吸收瓶:125ml
湿式气体流量计
1.2 实验条件
科晓-1690型
气相色谱仪氢火焰离子化检测器
浙大N2000工作站
柱温:130℃ 注样器:250℃检测器:140℃
载气氮气30ml/min 氢气40ml/min 氧气400ml/min
1.3 试验原理
用甲苯吸收煤气中的萘,吸收液加入一定量的内标物正十六烷,用
气相色谱法分离,用内标法测定萘的含量。
1.4 标样的制备
1.4.1 正十六烷标准溶液的配置:称取7.5g的正十六烷,置于50ml的容量瓶中,用甲苯稀释至刻度线,摇匀,备用。
1.4.2萘标准溶液的配置:称取7.5g的萘,置于50ml容量瓶中,用甲苯稀释至刻度,摇匀,备用。
1.4.3标准曲线用系列样品的配置:在6个50ml的容量瓶中各加入大约30ml的甲苯,然后用100μl微量注射器各加入100μl的正十六烷标准溶液,再分别加入20、60 、100、150,200、300μl的萘标准溶液,然后加甲苯稀释至刻度线,摇匀,备用。
1.5 标准曲线制作
把6个上述标准样品分别用1μl的微量注射器抽取0.4μl注入色谱柱,分析完成就会得到正十六烷和萘的峰面积(图1)。
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图1 内标法萘与正十六烷的标样谱图
分别计算各标准样品中萘和正十六烷的质量比Y
i和峰面积比X
i:
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式中:
Y
i:第i个标准试样中萘与正十六烷的质量比
m
1:配置萘标准溶液时萘的质量准确数值(g)
m
2:配置正十六烷标准溶液时正十六烷的质量准确数值(g)
V
1i:配置第i个标准试样时所用萘标准溶液的体积数值(μL)
V
2i:配置第i个标准试样时所用正十六烷标准溶液的体积数值(μL)
X
i:第i个标样的萘与正十六烷峰面积比
A
1i:第i个标准试样相应的萘的峰面积
A
2i:第i个标准试样相应的正十六烷的峰面积
将X对Y作校准曲线,建立线性回归方程
Y=a+bX
一个标准样品重复三次。
结果计算:
分别计算两吸收液中萘与正十六烷的峰面积比:
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式中:
X: 吸收液中萘与正十六烷的峰面积比
A
1:萘的峰面积
A
2:正十六烷的峰面积
分别计算两个吸收瓶中萘含量
m=Y×m5
式中:
m吸收液中萘的质量数值(mg)
m
5:加入吸收液中正十六烷的质量数值(mg)
Y:吸收液中萘与正十六烷的质量比
人工煤气中萘含量以质量浓度ρ
m计,数值以毫克每立方米表示
计算公式:
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式中:
m:吸收液中萘的质量数值(mg)
V
0:换算至标准状态下的取样体积数值(L)
1.6 实验结果
根据图2分析得到如下结果(表1)。
表1 内标法萘含量计算结果
取样地点 | A1 | A2 | m | 萘含量mg/L |
1#洗苯塔后 | 387785 | 921056 | 7.70 | 181.72 |
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图2 内标法萘和正十六烷样品谱图
2 外标法分析焦炉煤气中萘含量2.1 试剂和材料
进样器:100μl、10μl、1μl微量注射器。
其他试剂和材料与内标法相同。
2.2 实验条件
载气氮气60ml/min 氢气40ml/min 氧气400ml/min。
其他实验条件与内标法相同。
2.3 试验原理
用甲苯吸收煤气中的萘及其他杂质,用
气相色谱法分离,用外标法测定萘的含量。
2.4 标样的制备
称取7.5g萘于50ml容量瓶中,加入甲苯定容摇匀备用,再从中移取1μl溶液加入50ml容量瓶中,加入甲苯定容摇匀备用。
2.5 标准曲线的制作
用10μl注射器进样5μl,得到面积峰,进3针平行样(图3),
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图3 外标法萘标样图谱
利用浙大N2000工作站绘制曲线功能,加载标准曲线谱图,输入浓度300mg/m
3,得到校正因子,标准曲线制作完成。
2.6 样品的测定
用10μ注射器吸取5μl样品,将移好的样品进入色谱,点击工作站开始采集样品,点击停止采集后结束(图4),点击预览,即可得到样品结果。
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图4 外标法萘样品谱图
2.7 实验结果
外标法萘含量计算结果(表2):
表2 外标法萘含量计算结果
二 结果讨论
1 内标法与外标法结果对比内标法与外标法结果对比(表3):
表3 内标法与外标法结果对比
取样地点 | 2#洗苯塔后 |
方法 | 内标法 | 外标法 |
A1 | 387785 | - |
A2 | 921056 | - |
m | 7.70 | - |
萘含量,mg/m3 | 181.72 | 181.9 |
标准偏差 | 0.13 |
相对标准偏差 | 0.07 |
2 结果分析总结由此可见,内标法需要先算出正十六烷和萘的峰面积的比值,再与吸收液中萘的质量数值基数相乘,换算出萘含量,计算非常繁琐,消耗人力物力。在外标法分析中,可以看出,经过确定实验条件后,可以直接在工作站中读取计算结果,简单、方便、快捷。
注:虽然内标法对仪器的操作条件允许小范围波动,但是计算繁琐,外标法要严格控制
气相色谱仪的操作条件,稳定仪器,进样稳定,才能得到合理准确的结果。
四 致谢首先感谢车间领导对本论文的大力支持与帮助,再次感谢共领导对此次考核的重视,我会继续努力,做好本职工作,用灵活的头脑去创新发展,提高公司经济效益。
五 参考文献GB-T 12208-2008 《人工煤气组分与杂质含量测定方法》