乙二醇裝置在線氣象色譜分析儀和質譜儀的應用

連子涵　李天洺

摘要：乙二醇單元的EO反應是乙烯與純氧之間的反應，反應速度非?？?。反應的產物EO是具有最大爆炸極限的化學介質。乙二醇單元EO反應的理論研究是乙烯與純氧的反應，反應速度非?？?。反應的產物EO是具有最大爆炸極限的化學介質。如何在有安全裝置的前提下確保反應裝置的穩定運行，EO的最大輸出值在在線分析儀器中起著重要作用;本文介紹了氣相色譜儀和質譜儀的原理和特點，介紹了氣相色譜儀和質譜儀在乙二醇單元EO反應器中的應用。

關鍵詞：工業氣相色譜分析儀;質譜儀;多流路;多組分

一、工業氣相色譜分析儀

（一）結構與原理

氣相色譜儀的原理是通過氣體混合物或含有其他物質的管（柱）分離混合物。這取決于管中的物質對于不同化合物具有不同的保留特性的事實。即是基于時間的對化合物進行分離。氣體混合物的組分流過塔，并通過塔填料連續吸附，解吸，溶解和分解。在一段時間之后，它根據分離的順序從柱的末端流出到檢測器中，將每個組分的峰值放大產生信號。并將每個組分的峰值映射顯示在記錄器上。根播放記錄峰的時間和位置，確定組件的名稱，并計算峰的大小以確定組件的濃度。

色譜法的分離技術性能較高。色譜中有兩個階段，一個是固定的固定相，另一個是稱為流動相的連續相連續流量測量介質。除色譜單元檢測和載氣系統測試外，在線GC分析儀還包括一個采樣單元。預處理單元、流路選擇系統和載氣以及校準氣體的檢測。

（二）氣相色譜儀的特點

1、高靈敏度：在線氣相色譜儀檢測痕量ppm（×10 -6）至ppb（×10 -9）。

2、高效能：氣相色譜儀可以將復雜樣品分離成單一組分。

3、速度快：氣相色譜儀可在幾分鐘到幾十分鐘內完成復雜的樣品分析，從而有效地指導和控制生產。

4、樣品用量少：對于典型的氣體樣品，氣相色譜儀需要幾毫升。

二、質譜儀

（一）工作原理

質譜法是用于測量離子質量比或電荷質量比的分析方法。質譜儀是用于質譜分析的儀器。通過對物質原子、分子、分子片段的質量進行分析，運用它們之間的差異進行分離或檢測物質的成分。

（二）質譜儀的特點：分析速度極快

單流路分析時間小于 10 s;極高的精度和準確度;多組分分析;寬量程;快速多流，1到64個通道，可擴展到更多。

三、氣相色譜儀和質譜儀具有相同的特性

氣相色譜儀和質譜儀都是用于多組分分離的高精度分析儀器。在線氣相色譜儀和質譜儀都配有取樣探針，預處理站和絕緣示蹤劑取樣電纜。儀器分析樣品預處理系統并選擇切換采樣快速循環和流路。

（一）質譜儀

1、高精度，多組分分析質譜儀是復雜，快速變化過程的理想選擇

以乙二醇裝置為例：在乙烯氧化水合過程中，乙二醇單元與作為原料的C2H4和O2反應形成環氧乙烷，稱為EO。EO經過水合成乙二醇。E循環氣體主要包括C2H4，O2，EO和通過氧化反應形成的穩定劑CH4，N2和CO2，H2O等。

2、環氧乙烷是反應中爆炸極限最大的化學介質

控制C2H4，O2和EO水平對反應堆的安全性和性能尤為重要。EO反應是循環的，循環氣體循環通過整個裝置不到3分鐘。存在三種待測量的分析流路徑，即EO反應器的入口，反應器的出口和循環氣體壓縮機的出口。每條流路都需要分析9種成分，分別為乙烯、氧氣、EO、氬氣（Argan）、乙烷（Ethane）、CO2、甲烷（Methane）、氮（Nitrogen）、水（Water）。如果使用氣相色譜儀，則需要使用4個色譜儀，每個流路檢測所需的最短分析時間約為4到5分鐘;如果色譜儀執行多流切換分析，檢測周期將超過20分鐘。在此期間EO循環氣體可以進行多個循環。四條流路只能在不同的循環周期內采樣，不能同時比較不同的流路。

用質譜儀可全面解決此難題。還執行計算和采樣以及預處理。質譜分析允許四個流路的分析數據處于相同的循環氣體循環中，使用計算機和相應的軟件來計算反應轉化率和催化劑選擇性。實現了 EO反應的實時監視。

乙二醇裝置的重點是驅動在線質譜儀進行分析的結果。當中央控制室的DCS操作站在EO反應器出口處顯示EO含量從0變化到0.1時，測量成功。

（二）工業氣相色譜儀

因為氯離子含量對高選擇性催化劑的性能和壽命有很大影響。應用高選擇性催化劑對氯離子的監測很重要可以使用現有的質譜儀檢測氯離子，但循環氣體的氯含量小于10×10-6（10ppm），而其他組分是恒定的。如果使用質譜儀檢測氯離子，將不可避免地導致流路增加，使標準氣體復雜化，并大大延長質譜儀的分析周期;循環氣體中氯離子含量的變化與其他反應介質的變化不同。色譜儀本身是一種很好的分離儀器，可用于確定色譜柱數量和使用色譜柱技術。當需要保護色譜柱免受重組件影響時，等到要進行測量的組分流出色譜柱。用載氣吹向色譜柱，吹出不需要分析的重組分;為了將所需組分與不需要的組分分離，可首先使用柱分離柱，然后吹掉不需要的組分。所需的組分保留在下一欄中以供進一步分析，這是色譜儀獨特的“反吹”和“預切”技術。使用氣相色譜儀在線監測氯離子是最好的檢測方法。管網的負壓值越低，負壓值越接近作為理想氣體的廢氣的計算，主要是因為氣壓低且與理想氣體相似。

四、小結

乙二醇單元EO反應的理論研究是乙烯與純氧的反應，反應速度非?？?。反應的產物EO是具有最大爆炸極限的化學介質。如何在有安全裝置的前提下確保反應裝置的穩定運行，EO的最大輸出值在在線分析儀器中起著重要作用;結合氣相色譜和質譜的原理和特點，可以更好地實現氣相色譜儀和質譜儀在乙二醇單元EO反應器中的應用。使用氣相色譜儀在線監測氯離子是最好的檢測方法。管網的負壓值越低，負壓值越接近作為理想氣體的廢氣的計算，主要是因為氣壓低且與理想氣體相似。

氣相色譜儀與質譜儀兩個多列切換和清洗，使用兩個 FID檢測器，在循環氣體中實現20分鐘的氯甲烷（CH3 Cl），氯乙烷（C2 H3 Cl）循環、氯乙烯（C2 H5 Cl）、烯丙基氯（C3 H5 Cl）、2二氯乙烷（1，2 DCE），檢測精度和范圍可達（0.1～10）×10-6[（0.1～10）ppm]。

參考文獻

[1]俞國偵.乙二醇裝置在線氣相色譜分析儀和質譜儀的應用[J].石油化工設計，2013，30（02）：33-34+37+68.

[2]沈春勇.簡述氣象色譜分析儀的原理組成及使用[J].科技創新與應用，2013（20）：290.

[3]劉縉，胡立峰，蔡紅新，董文彬，楊洪國，朱文濤，梁晨.氣相色譜質譜結合紅外光譜法快速檢驗“毒鏢”中主成分[ J].刑事技術，2019，44（01）：42-44.

[4]李重九.色質聯用技術的進步與農藥多殘留分析方法的發展（之一）[J].質譜學報，2019，40（01）：1-12.

[5]董笑瑜，梁田，范亞松.四極質譜儀在微波真空電子器件中的應用[J].真空電子技術，2018（06）：61-65+69.