主题:【第十二届原创】安捷伦7820A色谱仪升级改造-含氧样气中微量CO、CO2分析

浏览0 回复29 电梯直达
danmaishenqiu
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
该帖子已被zyl3367898设置为精华; 奖励积分记录: zyl3367898(20分)
维权声明:本文为danmaishenqiu原创作品,本作者与仪器信息网是该作品合法使用者,该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为,我们将追究法律责任。
8月一等奖 年度二等奖
1、前言
这是一台2012年购买的安捷伦7820A微量CO、CO2分析气相色谱仪,仪器配置简单,分析面较窄,实际在分析含氧样气过程中,遇到了微量CO组分被氧气干扰峰覆盖、微量CO2组分出负峰、氧气对甲烷转化镍触媒的损伤等等问题。

2、仪器原配置
FID检测器、镍甲烷转化炉、填充柱进样口、六通进样阀(配1mL定量管)、Porapak Q1/8英寸6英尺色谱柱。


    图1 原仪器气路阀图

3、仪器分析中存在的问题

空分分子筛纯化后空气和空分液氧中微量CO、CO2分析,CO峰被氧气峰干扰,CO2出现负峰。
② 使用不到一年时间甲烷转化炉镍触媒失活。


        图2 原空分分子筛纯化后空气分析谱图


      图3 原空分氧气分析谱图

4、仪器改造所需材料器件
  四通切换阀、阀致动器、两位五通电磁阀、1/8和1/16英寸不锈钢管、1/8英寸三通、1/16英寸两通接头、13X分子筛(60-80目)、甲醇合成铜触媒(破碎过筛40-60目)。



图4 仪器改造所需材料器件

5、CO2出现负峰原因及解决方法
CO2出现负峰的原因:样气中CO2含量低于载气N2 +甲烷转化所需H2中CO2的含量,我们使用的是99.999%钢瓶N2和H2,并在N2、H2、Air气路中均加装了硅胶、分子筛、活性炭净化装置,依然没有解决CO2出负峰的问题。



  图5 原仪器气路中N2、H2、Air气体净化器

2018年,在实验过程中,我们找到了一种可以去除N2、H2气体中微量杂质02、CO和CO2气体的净化材料—甲醇合成氧化铜触媒。
解决方法:制做氧化铜净化柱,用破碎筛分好的甲醇合成铜触媒装填制做1/8英寸1.5米长净化柱,安装于柱箱中通30mL/分钟尾吹N2升温到115度干燥30分钟,再以10度/分钟升温到200度加2-10%H2还原120分钟左右,以20度/分钟降温到45度,隔离空气封好端口取下,串接到N2和H2气路中,需要注意的是:整个还原操作过程都应避免空气进入到转化炉中,防止镍触媒失活,见下图


  图6 氧化铜净化柱还原流程图


  图7 氧化铜净化柱还原柱箱图


  图8 安装铜净化柱


6、一氧化碳干扰峰形成原因及解决方法
干扰峰形成的原因:样气中O2和CO气体在Porapakq色谱柱中不能分开,O2与甲烷转化炉中Ni发生氧化反应消耗H2,使进入到检测器中燃气H2的流量发生变化,形成干扰峰。
解决方法:用原Porapakq色谱柱分析CO2,并联增加一根1/8英寸1.5米13X分子筛色谱柱分析CO,需要注意的是,制做填装13X分子筛色谱柱应做到,在相同柱流量、柱温条件下,柱前压应和Porapakq色谱柱柱前压接近,双柱并联,使流过2根色谱柱的流量保持一致。




  图9 双柱并联样气分析谱图


7、解决甲烷化转化炉中镍触媒失活问题
失活原因:每一次进样分析,样气中的O2都会对转化炉中的镍触媒造成伤害,使镍触媒逐渐中毒,失去活性。
解决方法:增加一个四通切换阀,把从色谱柱先分离出来的O2放空掉,避免样气中O2进入甲烷化转化炉。


  图10 增加切换阀后样气分析谱图


  图11 升级改造后仪器气路阀图

8、硬件的安装
四通切换阀实际是用六通阀替代,测试切换阀开、关动作,柱前压变化约0.1Psi,放空管路无需增加阻尼。



  图12 安装切换阀(右图为转接三通用于还原铜净化柱)


  图13 安装阀致动器


  图14 加装两位五通电磁阀

9、改造后仪器图片和参数的设置


  图15 改造后仪器上视图


  图16 升级改造后仪器柱箱图


  图17 仪器设置参数

10、测试碳2在2根色谱柱出峰情况
  乙烷、乙烯、乙炔组分峰时间和二氧化碳、甲烷、一氧化碳组分峰时间不重合,互不干扰。


  图18 乙烷、乙烯、乙炔、CO和CO2标气谱图

11、标气、样气分析谱图



  图19 一氧化碳标气平行样谱图


  图20 二氧化碳标气平行样谱图


  图21 空分分子筛纯化后空气分析谱图


  图22 空分A主冷液氧分析谱图



  图23 空分B主冷液氧分析谱图



  图24 合成E7007循环气换热器进水样分析谱图(顶空法)

图25 合成E7007循环气换热器出水样分析谱图(顶空法)



  图26 净化E2001废热锅炉蒸汽中可燃气分析谱图(冷凝浓缩法)

12、总结
含氧样气中微量CO、CO2分析比较难,尤其是微量CO2分析,受载气、氢气、环境空气的影响较大,很难得到准确的分析数值,安捷伦7820A色谱仪升级改造含氧样气中微量CO、CO2分析,图文并茂易懂,方法简单易学,文中用氧化铜为净化柱可应用于更广的色谱分析领域。
该帖子作者被版主 zyl336789810积分, 2经验,加分理由:原创有奖
为您推荐
您可能想找: 气相色谱仪(GC) 询底价
专属顾问快速对接
立即提交
danmaishenqiu
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
含氧样气中微量CO、CO2分析,安捷伦公司推荐主力机型7890B三阀三柱系统,简配版7820A色谱仪不适于分析含氧样气中微量CO、CO2组分。

  7890B气相色谱仪微量CO、CO2分析气路阀图

  7890B气相色谱仪微量CO、CO2标气分析谱图
赞贴
0
收藏
3
拍砖
0
2019/8/25 8:02:19 Last edit by danmaishenqiu
xx_dxd_xx
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
xx_dxd_xx
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
另外,楼主用的铜触媒有没有详细介绍?以前我只听说铜可以除氧,而且还需要高温。你这个在常温下就能除去二氧化碳,不知道是什么原理?
danmaishenqiu
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
原文由 xx_dxd_xx(xx_dxd_xx) 发表:
另外,楼主用的铜触媒有没有详细介绍?以前我只听说铜可以除氧,而且还需要高温。你这个在常温下就能除去二氧化碳,不知道是什么原理?


还原好的氧化铜吸收氧气,不需要温度,放热反应。
甲醇合成触煤主成分是氧化铜,还有其它金属,用氢气还原后主成分变为铜

在用还原好的氧化铜色谱柱(室温)做吸收氧气实验过程中,发现配置到氧气中的微量CO、CO2组分不出峰了(甲烷化炉正常),连续进10余次高含量CO(12%)、CO2(39%)标气依然不出峰(定量管1ml),证明CO、CO2组分被铜柱吸收了,原理不清,串接到载气气路中,单根填充柱基线在6pa左右(氢气流量39ml/分,如设30ml/分会更低),和毛细柱差不多。
该帖子作者被版主 zyl33678982积分, 2经验,加分理由:应助
赞贴
0
收藏
0
拍砖
0
2019/8/26 18:02:03 Last edit by danmaishenqiu
xx_dxd_xx
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
原文由 danmaishenqiu(danmaishenqiu) 发表:
甲醇合成触煤主成分是氧化铜,还有其它金属,用氢气还原后主成分变为铜
在用还原好的氧化铜色谱柱(室温)做吸收氧气实验过程中,发现配置到氧气中的微量CO、CO2组分不出峰了(甲烷化炉正常),连续进10余次高含量CO(12%)、CO2(39%)标气依然不出峰(定量管1ml),证明CO、CO2组分被铜柱吸收了,原理不清,串接到载气气路中,单根填充柱基线在6pa左右(氢气流量39ml/分,如设30ml/分会更低),和毛细柱差不多。
这个发现很重要啊
zyl3367898
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
你的改造方法应该推广,真是厉害。软件上图谱也很漂亮,是用什么做的。
~独一无二~
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
有个问题请教一下,我们是做变压油中气体分析的,和您这个阀图比较像,只不过需要测氢气和氧气的含量比您的仪器多了个TCD,但是现在我们换了根新的5A分子筛柱子后,阀切换时间也做了调整,为什么氢气的峰是负峰而且还出的不好,以前的标准图谱氢气出峰正常的啊。是不是阀切换时间没搞好呢?
danmaishenqiu
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
原文由 ~独一无二~(v2835430) 发表:
有个问题请教一下,我们是做变压油中气体分析的,和您这个阀图比较像,只不过需要测氢气和氧气的含量比您的仪器多了个TCD,但是现在我们换了根新的5A分子筛柱子后,阀切换时间也做了调整,为什么氢气的峰是负峰而且还出的不好,以前的标准图谱氢气出峰正常的啊。是不是阀切换时间没搞好呢?


TCD分析微量氢气,氧气,是使用氦气做载气吗?,使用氦气为载气,氢气的响应值比较低(检测限约0.01%),使用氮气为载气,氧气的响应值非常低,氢气的热导系数最大,用TCD分析氢气,需要转换检测器输出的极性,氢气组分在色谱柱中最先被分离出来,低含量氢气组分峰峰形很好。
以载气为底气配置不同浓度的氢气标气,标气的氢气峰和“为什么氢气的峰是负峰而且还出的不好”峰比较,如果氢气标气峰是负峰并随浓度增加而变大,需要重新设置极性,以载气为底氢气标气,氢气组分峰应该很好,不应有干扰峰,使用氦气为载气,TCD检测器除氦气外对所有组分均有响应,如果样气中氢气组分峰峰形不好,可能是两根色谱柱并联,5A分子筛柱中的氢气组分峰被另一根色谱柱分离出的其它组分峰干扰了,请检测新换的5A分子筛色谱柱柱前压和换下的色谱柱柱前压是否一致!如果不一致,2根并联的色谱柱流量一定会发生变化,建议:通N2,320度3-5小时老化换下的5A分子筛色谱柱,在更换原色谱柱。
~独一无二~
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
原文由 danmaishenqiu(danmaishenqiu) 发表:
TCD分析微量氢气,氧气,是使用氦气做载气吗?,使用氦气为载气,氢气的响应值比较低(检测限约0.01%),使用氮气为载气,氧气的响应值非常低,氢气的热导系数最大,用TCD分析氢气,需要转换检测器输出的极性,氢气组分在色谱柱中最先被分离出来,低含量氢气组分峰峰形很好。
以载气为底气配置不同浓度的氢气标气,标气的氢气峰和“为什么氢气的峰是负峰而且还出的不好”峰比较,如果氢气标气峰是负峰并随浓度增加而变大,需要重新设置极性,以载气为底氢气标气,氢气组分峰应该很好,不应有干扰峰,使用氦气为载气,TCD检测器除氦气外对所有组分均有响应,如果样气中氢气组分峰峰形不好,可能是两根色谱柱并联,5A分子筛柱中的氢气组分峰被另一根色谱柱分离出的其它组分峰干扰了,请检测新换的5A分子筛色谱柱柱前压和换下的色谱柱柱前压是否一致!如果不一致,2根并联的色谱柱流量一定会发生变化,建议:通N2,320度3-5小时老化换下的5A分子筛色谱柱,在更换原色谱柱。
谢谢解答,我在试试。
feigekai
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐
品牌合作伙伴