化工企業中在線色譜儀應用研究

任鵬宇，閆垚霖

（內蒙古中煤蒙大公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 在線色譜儀的組成和工作原理

通用在線色譜儀由六個基本系統組成：載氣系統、采樣系統、分離系統、溫度控制系統、測量系統和記錄系統。在線色譜儀采用物理分離技術，將色譜柱中的各種組分逐一分離后進入檢測器檢測。為了避免工藝介質中含有對色譜柱有害的組分或一些不需要檢測的組分，以及縮短分析周期，色譜儀經常采用切柱技術去除不需要檢測的組分，然后微處理器自動計算根據進入檢測器的元件產生的信號大小的元件含量值。

2 在線色譜儀的應用

2.1 脂肪酸的測定

對于脂肪酸的測定，許多方法都有缺點，如常用的比色法或滴定法，可能存在適用范圍不夠或測定范圍小的問題。因此，在化學分析過程中，如果要對脂肪酸進行高質量的測定，可以利用氣相色譜法來改進以前的一系列問題。氣相色譜技術可以提高預測時間，使脂肪酸的測定更加簡便，提高了技術的效率和利用率，簡便易行。通過對脂肪酸的監測，可以提高優化的質量，詳細掌握化學分析中有機物的解釋，有利于整個化學分析。

2.2 化學密度與精密度分析

在線色譜法在化學分析中的應用可以提高化學分析的密度和精度，通過合理的配置形成標準氣體，通過氣相色譜法測定氣體的濃度，通過重復性分析化學氣體的密度和精度。氣相色譜技術可以通過儀器的配合自動分析化學成分，分析結果互不影響。化學分析的參考可以作為一個整體進行測量，避免對其他成分的影響。在化學分析中，還要保證氣體在進氣過程和燃燒過程中的可控性、安全性和完整性，避免有害或可燃氣體的泄漏。力爭通過氣相色譜技術的應用，減少該工段氣體分析過程中數據人工計算的煩瑣操作，通過色譜儀的自動采樣和分析功能提高生產過程中特殊氣體分析的質量和速度，逐步實現化工企業生產過程的全自動化和智能化。

2.3 烴類物質的分析

在化工企業中，特別是在石油化工和煤化工的精煤生產中，會產生許多不同的氣體。有必要利用氣相色譜技術對這些珍貴的石油化工產品原料進行分析，主要通過四閥五柱全填充柱雙熱導率檢測儀的分析方法。這種方法它很容易使用、應用廣泛。實現了烴類氣體和永久氣體的分離與檢測。此外，中國化學研究所還利用氣相色譜技術對高純乙烯、丙烯等氣體進行了有效分析，提高了分離精度，取得了良好的分離效果。

3 在線色譜儀常見故障及解決方法

維護和故障排除色譜系統最簡單的方法就是不要怕處理各種可能出現的問題，問題的關鍵是平時采取預防性維修措施，降低故障率。

3.1 氣路故障

在線色譜儀的氣體循環系統是一個連續的載氣操作和封閉的管道系統。氣相色譜的氣密性、載氣流量的穩定性和氣體流量的準確性將影響氣相色譜的檢測結果。

空氣系統的主要故障是流量不能穩定調節到預定值。可能的原因有：（1）氣路系統漏氣或堵塞；（2）減壓閥或穩壓閥失效；（3）氣源壓力不足或波動；（4）流量控制閥受到污染或損壞。

以上原因的處理方法：（1）根據氣路方向順序找出氣路的具體故障位置，消除泄漏或清除堵塞；（2）更換減壓閥或穩壓閥；（3）調節氣源壓力至合適范圍，輸出穩定；（4）清洗閥門部件，必要時進行部分的更換。

3.2 氫火焰離子化檢測器故障

氫火焰離子化檢測器是以含碳有機物在氫火焰中燃燒產生的碎片離子為基礎，在電場作用下形成離子流。根據離子電流產生的電信號強度，對色譜柱分離的組分進行檢測。

檢測器不著火，故障原因有：（1）檢測器的點火線圈斷開；（2）氫氣、空氣、載氣在氣路中的流量比例不合適；（3）極化電壓不穩定；（4）噴嘴堵塞。

解決方案：（1）更換點火線圈；（2）調整氫氣、空氣和載氣的流量比例關系；（3）提供穩定的電壓源；（4）清洗、疏通噴嘴座。

故障原因：（1）氫氣、空氣、載氣中的混有雜質造成氣體組分不純；（2）氫氣、空氣、載氣在氣路中的流量比不適當；（3）電氣裝置接地、屏蔽不良；（3）噴嘴污染；（5）氣路系統漏氣。

解決方案：（1）更換氣源或再生氫氣及空氣濾清器；（2）調整氫氣、空氣和載氣的流量；（2）檢查地線是否接好，有無外電場干擾；（3）清洗噴嘴；（4）消除漏風。

3.3 出峰故障

3.3.1 前延峰

出現故障原因：（1）氣體樣品在取樣過程中出現凝結；（2）氣體樣品在分析儀色譜柱中冷凝；（3）載氣流量過低；（4）進樣口汽化溫度過低。

相對應的處理方法：（1）增加汽化減壓閥保證樣品不出現凝結；（2）提高恒溫箱溫度，縮短進樣時間；（3）提高載氣流量；（4）提高汽化減壓閥溫度并減小進樣量。

3.3.2 拖尾峰

出現故障原因：（1）色譜柱中存在固體碎屑；（2）色譜柱使用不當或色譜柱效差，樣品與載體之間相互作用；（3）色譜柱溫度過低。

相對應的處理方法:（1）立柱老化更換新備件；（2）重新選擇色譜柱，使用極性強的填料；（3）適當提高色譜柱內部溫度。

3.3.3 平頂峰

出現故障原因：（1）超出記錄儀的測量范圍；（2）流量過大。

相對應的處理方法：（1）改變記錄儀的工作范圍或減少流量；（2）減少流量。

4 在線色譜儀的維護

由于需要連續生產，在線色譜通常需要全天侯運行，維護人員需要特定的時間對儀器系統進行清洗和維護。一旦維修時間較長，必須根據儀器的實際使用情況，對儀器的關鍵部位進行徹底的清洗和保養。

在線色譜儀常用于有機物的定量分析。儀器運行一段時間后，容易因靜電而吸收更多的灰塵。除了灰塵堆積外，電路板和電路板插座經常被一些有機蒸汽吸附。由于某些有機物的冰點較低，固化后的有機物通常在注入口分離。使用一段時間后，管道內徑變薄，甚至被有機物堵塞。TCD 檢測儀在使用過程中易受有機物污染。氫火焰離子化檢測器長期以來一直被用于有機物的分析，這些有機物往往落在噴嘴或收集器上。

4.1 儀器內部的清洗

在線色譜儀關閉后，打開儀器的側板和背板，用儀器的空氣或氮氣吹掃儀器內部的灰塵。清洗后，應使用水或有機溶劑清洗儀器內部的有機污染物。水溶性有機物可以先擦拭，不完全清潔的地方可以用有機溶劑處理。不溶于水或可能與水反應的有機物應使用與水不反應的有機溶劑進行處理。在擦拭過程中，不要對儀器或其他部件的表面造成腐蝕或二次污染。

4.2 電路板的維護和清潔

維護前關閉在線色譜儀電源。首先，用儀表空氣或氮氣清潔電路板和電路板槽。清潔時，用軟毛刷仔細清潔電路板和油箱中的灰塵區域。盡可能戴上手套，以防靜電或手汗影響電路板上的某些組件。清洗后，需要查看電路板、印刷電路板或電子元器件的使用情況，看是否有明顯的腐蝕。對于電路板上被有機物污染的電子元器件和印刷電路，用浸有酒精的脫脂棉仔細清洗，并擦拭電路板的接口和插槽。

4.3 樣品進口清洗

在維護過程中，需要清洗在線色譜儀的樣品切斷閥、EPC、定量管等部件。玻璃襯套和隔板的清洗：用呆扳手小心地將樣品切斷閥從儀器上取下，用扳手將切斷閥等雜質從閥芯內清洗，清洗過程中不要劃傷閥芯表面。也可以直接用丙酮、無水乙醇等有機溶劑清洗、吹掃并使用。

4.4 定量管及EPC 的清洗和注意事項

在線色譜儀分析測量有機物和聚合物時，許多有機物的凝固點較低。在定量管布置過程中，一些有機物在定量管內凝固。

長期使用在線色譜儀后，定量管內徑變小，甚至完全堵塞。定量管堵塞后，進樣量減小，峰面積變小，分析結果偏低。無論定量管是否堵塞，在維護期間都需要清潔。清洗一般選用丙酮、無水乙醇等有機溶劑。有時用簡單的清洗方法很難清洗嚴重堵塞的調節管和定量管，還需要其他輔助機械方法。選擇合適的鋼絲厚度，簡單疏通分流，然后用丙酮、無水乙醇等有機溶劑清洗。

對于EPC 控制的在線色譜儀，由于長期使用，一些載氣中含有的雜質可能進入EPC 模塊，隨時可能造成EPC 部分氣路的堵塞，改變載氣輸出口壓力。因此，在投用載氣前一定對載氣單元的氣路進行檢查和吹掃。

4.5 色譜儀檢測器的清潔

TCD 檢測器在使用過程中可能會被冷凝液或樣品中包含的其它物質污染。一旦TCD 檢測器受到污染，色譜儀的基線就出現波動，噪聲就會增加，檢測器必須清潔。

FID 檢測器清洗：FID 檢測器結果簡單、靈敏度高、響應快、線性范圍寬、穩定可靠，使用范圍廣。但是，在長期使用中，噴嘴和集熱器之間容易積碳，或在噴嘴和集熱器中沉積有機物。對于氫火焰離子化碳或有機沉積，檢測器噴嘴和收集器可以用丙酮、甲苯、甲醇和其他有機溶劑清洗。當碳沉積層太厚而無法清潔時，使用細砂紙仔細打磨檢測器較厚的部分。研磨時小心不要損壞檢測器。初步打磨后，用軟布擦拭污染部位，最后用有機溶劑清洗，一般可以消除。

5 結語

在線氣相色譜的應用極大地促進了化工生產技術的發展。為了提高在線氣相色譜的重要性和應用水平，在線氣相色譜將在化工生產中發揮更大的作用。