主题:【第十四届原创】高炉煤气分析系统原理介绍

浏览 回复0 电梯直达
安平
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
维权声明:本文为byron1111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。

高炉煤气分析系统原理介绍



概述



介绍某简易的气相色谱仪——高炉煤气分析系统的工作原理。

一  背景介绍



高炉煤气是高炉炼铁工艺生产过程中产生的一种可燃气体,大致成分为一氧化碳(20-30%)、氮气(51-56%)、二氧化碳(16-18%)、氢气、少量烃类、水蒸气以及少量的二氧化硫。高炉煤气是一种低热值的气体燃料,其发热值约为3000-3600kJ/m3,可以用于冶金企业的自用燃气,如加热热轧的钢锭、预热钢水包等,也可以供给民用。

高炉煤气含有大量的CO,毒性很强,煤气还有易燃、易爆特性。

二  系统结构原理



采用Shimadzu的气相色谱仪GC-2014,配置有两个TCD检测器、两个十通阀、一个六通阀(色谱柱选择阀),设计某简单的高炉煤气分析系统,其硬件结构如图1所示。

图1  高炉煤气分析系统原理图



三  工作流程讲解



本高炉煤气分析系统总体分为两个通道,通道1使用氢气作为载气,测定样品中的氧气、氮气、甲烷、一氧化碳和微量烃类物质;通道2使用氩气作为载气,测定煤气样品中的少量氢气。

双通道使用不同的载气,均可以实现较高的分析灵敏度。

通道1的工作过程:

1 取样

如图1所示,此时将样品通入定量环(样品流经 sample in - loop -sample out)。

2 进样

系统启动数据采集的瞬间,十通阀V1旋转36度,此时样品被载气携带进入预分离色谱柱PC1中(样品流经 car1 - loop - PC1 - C1 - C2 -TCD1 )。

样品在PC1中被预分离,其中较轻的组分(氧气、氮气、甲烷、一氧化碳)作为合峰流入C2色谱柱。C1色谱柱将各个组分进一步分离,经不易分离的乙烷、乙烯、乙炔分离开。

3 反吹

当样品中的乙烷、乙烯、乙炔之前的组分全部流入色谱柱C1之后,十通阀V1旋转36度,此时预分离色谱柱PC1中的载气流速反方向流动,保留时间较长的微量重组分被反吹流出PC1柱(样品流经 car1 - PC1 - Vent1)。

4 色谱柱选择

样品在C1色谱柱中被分成两部分,一部分为氧气、氮气、甲烷、一氧化碳的合峰,另一部分为二氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔。

当合峰完全流入色谱柱C2中时,V2阀旋转60度,合峰中的组分被封闭在色谱柱C2中。C1中的其他组分按顺序流出色谱柱,并在TCD1上出峰,顺序为二氧化碳、乙烯、乙烷、乙炔。

5 复位

当乙炔完全流出色谱柱C1之后,V2阀旋转60度,恢复到系统的初始状态,C2中封闭的组分,再次流出并在TCD1上出峰,其顺序为氧气、氮气、甲烷、一氧化碳。

通道2 的工作过程:

1 取样

如图1所示,此时将样品通入定量环(样品流经 sample in - loop -sample out)。

2 进样

系统启动数据采集的瞬间,十通阀V3旋转36度,此时样品被载气携带进入预分离色谱柱PC2中(样品流经 car3 - loop -PC3 - C3 - TCD2)。

样品在预分离色谱柱PC2中分离为较轻组分(氢气)和较重组分(烃类和氧气、氮气、二氧化碳等)。

其中保留较弱的组分——氢气——流入色谱柱C3,并在TCD2检测器上被检测到。

3 反吹

当色谱柱PC2中的较轻组分完全流入色谱柱C3中,十通阀V3再次旋转36度,此时色谱柱PC2内部的载气反向流动,将保留时间较强的组分反吹流出系统。

系统典型谱图如图2所示:

图2 系统典型谱图



小结



本系统为简单的十通阀应用案例,两个通道均为十通阀进样反吹。
为您推荐