淺談焦爐煤氣中硫化氫的氣相色譜法測定

張東波 安占來 楊帆

摘 要：相比于傳統的碘滴定法，氣相色譜法具有操作簡便、檢驗效率高、受干擾因素小的優點，是焦化企業煤氣化驗的重要技術手段。其準確高效的測量數據為企業的安全清潔生產和產品質量提高提供了有力支撐。

關鍵詞：焦爐煤氣;硫化氫;氣相色譜法;煤氣化驗

1 氣相色譜法檢測的基本原理

氣相色譜檢測的基本原理是利用待測樣品吸附或溶解能力不同，來確定待測樣品的成分組成及含量多少。不同的硫化物樣品組分由于吸附能力的不同，經過色譜分離柱進入吸附劑和檢測器（FPD）的時間也會有不同。吸附能力較弱的組分在檢測器色譜柱內的流動速率較慢，吸附能力強，分配系數小的組分能較快地從色譜柱末端流出，因而也在記錄儀上留下了不同保留時間的色譜圖，使兩者得到區分。據此則可分析硫化物的色譜峰的大小，通過對比雙對數校正曲線，從而確定該檢測樣品的硫濃度，確定其含量。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器和材料

儀器：3420型帶有火焰光度檢測器的氣相色譜檢測儀，檢測限Mt<2×10-11/sec（n-C16）。

材料：硫化氫標準氣，H2S含量為2720mg/m2（平衡氣為氮氣）;H2S含量為529mg/m2（平衡氣為氮氣）。

2.2 色譜條件

色譜柱：H2S專項色譜柱。

定量管：聚乙烯管，規格長為30mm，內徑1mm。經過多次試驗，選擇該種類型規格的定量管，可使儀器具備更大的分析范圍（50～3000mg/m3）。在煤氣中H2S濃度較低時（50mg/m2）可準確檢測;H2S濃度較高時（3000mg/m3）不出現雙頭峰。

2.3 色譜操作條件

氣體流速：氮氣（載氣）30mL/min;氫氣（助燃氣）140mL/min;空氣（助燃氣）80mL/min。

檢測條件：柱溫70℃;進樣50℃;檢測溫度200℃;衰減1;量程9。其中柱溫是一項重要的色譜參數，直接影響到待測組分在色譜柱中的出峰速度和分離度。經過多次試驗，發現柱溫設定為70℃時，組分分離速度和分離效果較好。

2.4 樣品采集與注入

待測氣體采用注射器到煤氣管網脫硫塔前后，分別對未脫硫和脫硫后的煤氣樣品進行現場采集，取樣量為100mL。測定時，直接將20mL樣品注入PFD檢測器即可。

2.5 樣品的定性與定量

樣品的定性：在上述的色譜條件和試驗要求下，點火后通入待檢測標氣，可得到兩種濃度標氣的色譜圖。

樣品的定量：本色譜儀與“色譜儀工作站”軟件配套使用。軟件內設置了不同濃度標準氣的模板，利用峰面積的平方根進行的單點校正法，根據色譜圖曲線自動計算出樣氣的濃度。受試驗環境溫度、濕度的影響，為保證模板套用和計算結果的準確性，每次做樣氣前需對模板進行更新。

3 對檢測結果的討論與分析

3.1 方法的準確度

在優化色譜條件下，采用加入一定量標準氣體的回收實驗對該方法的準確度進行檢驗，結果如下表：

通過以上檢驗結果，結合機組標氣的測定數據，表明該測量儀器在不同濃度標氣下重復性存在一定差異，但誤差值較小，完全不影響生產需要。

3.2 精密度試驗

通過對現場取樣樣品和6次測定標準樣品的精密度試驗，表明測定結果標準偏差S為2.1%，相對標準偏差RSD為1.7%，表明精密度理想，數據重現程度良好。

3.3 對比試驗

為了對比氣相色譜法與傳統的碘滴定法在測量結果上的偏差，我們分別采用兩種方法對同一樣氣進行了化驗，做了多組對比試驗。下表為對我廠脫硫塔塔后樣氣的幾組測定數據：

通過以上兩種方法的數據對比發現，兩種方法的測定結果差異很小，而氣相色譜法由于減少了化驗中很多人為因素，因而測量結果較化學吸收法更為準確。從整體來看，氣相色譜法測量數據結果較之偏高，因而很正確地反映了樣氣的成分含量，特別是對較低濃度的硫化氫氣體檢驗，氣相色譜法的準確率更高。

4 氣相色譜法檢測操作的幾個注意事項

為提高檢測的適用性和準確性，對于高濃度樣品測定，可按照一定比例將待測樣氣與空氣混合，將其稀釋后測定，通過換算后求值;針對低濃度樣品測定，可采取提高儀器操作條件，提高高壓的辦法。此外，操作中還要嚴格控制FPD檢測器的測量溫度和時間，避免色譜柱的變質和檢測器的污染，以影響檢測結果。

參考文獻：

[1]陳學康，馮彬.氣相色譜法測定煤氣中硫化氫含量[J].燃料與化工，2012，43（2）：59-60.

[2]劉志源，范菁.影響焦爐煤氣硫化氫含量測定的因素及應對措施[J].江西冶金，2016（1）：42-44.