化驗分析儀埃蘭Elab9100的使用及維護

李帆，玉竹(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315800)

0 引言

硫氮分析在石油化工企業的運行過程中有著至關重要的作用。裝置通過對硫氮數值監控，可以實時調整操作，防止管線腐蝕、催化劑中毒、產品性能改變和某些硫氮化合物造成健康危害。按照現行的排放和空氣質量標準，燃料中硫氮化合物的含量控制極為嚴苛。由于裝置生產連續性的需要，通常都需要24 h運行，正確掌握儀器操作步驟和方法，并在日常分析后及時進行維護，才能確保儀器的使用壽命和準確性。

硫氮分析儀器在運行一段時間后，由于靜電原因，儀器內部會吸附較多的灰塵，由于液體、氣體、固體的分析頻次大，樣品轉換快，在分析過程中或多或少會存在燃燒不充分而造成的裂解管、過濾器積碳的現象。根據埃蘭Elab9100使用情況，下文分別對該硫氮分析儀使用步驟、注意事項、日常維護做簡單介紹，探究該儀器使用和維護熟練掌握后，對于煉化企業化驗中心樣品分析效率的提升。

1 操作原理

1.1 Elab9100 分析流程

樣品(液體、氣體、固體)通過進樣模塊進入到儀器中，進入至燃燒系統，然后進行脫水、去鹵素，隨著載氣先進入到硫檢測器，然后再進入到氮檢測器，通過計算系統，計算出樣品的硫含量和氮含量，在計算機中得出最終含量。

1.2 樣品的裂解

運用氬氣作為輸送樣品的氣體，需要測定的樣品由進樣器具取出，并以一定的速度混合加至高達850 ℃溫度的裂解管中。在此過程中混合品會通過兩個步驟的反應，第一步首先在載氣中進行分解，第二步在燃燒氣中點燃反應，燃燒后產出物質的方程式如下：

式(1)～(3)中：X為含有C元素的物質。

1.3 脫水

樣品充分燃燒后的氣體流出燃燒管以后，緊挨著過濾器需要連接一個膜式干燥器(膜式干燥器的主要功效是脫去樣品中的水分，過濾器的作用是阻止一部分氣體由于燃燒不充分而存在的積炭)，除去水分后的氣體可以直接通過化學發光氮檢測器和紫外熒光硫檢測器。

1.4 元素檢測

NO進入到定氮檢測器中和另一路進入的O3發生反應，產生出特殊的光線，NO的濃度決定了光的強弱。電信號由光的強度轉化而來，隨著橫坐標時間的推移，該信號形成正太分布的曲線，積分面積和樣品中的N濃度成正比，根據曲線的積分面積和建立的校正曲線可以計算出試樣中的N含量。

2 操作部分

2.1 分析前檢查

檢查電源和氣路，調節加壓閥的分壓閥為0.3 MPa，調節調壓閥壓力為0.2 MPa，待浮子流量計計數值穩定后，打開進樣器電源開關。檢查進樣隔墊漏氣和污染情況，進樣隔墊漏氣會使載氣和燃燒氣體流量不足，導致樣品結果偏小；進樣隔墊污染會使污染物隨著進樣針一起進入到裂解管中，導致樣品結果偏大。在拿到待測樣品時，應第一時間對該樣品所含待測元素的大概濃度、試樣的化學屬性或物理特性有一定的認識，錯誤的樣品處理方式或錯誤的曲線選擇可能導致樣品最終數據的不正確和數據覆寫度不好。

2.2 分析過程中操作

(1)開機步驟。①啟動燃燒爐的電源進行升溫，再啟動檢測器開關；②調節儀器燃燒爐溫度升至850～1 050 ℃之間；③打開燃燒氣氣瓶和載氣氣瓶的總閥門，使用減壓閥將分壓調至0.3 MPa左右；④打開軟件。

(2)校正曲線的建立。埃蘭Elab9100分析儀可通過一種進樣器實現液體、氣體、固體三種不同形態的進樣，因此只需新建不同的測量方法，在分析樣品過程中選擇合適的方法即可。點擊新建方法，待檢測元素欄點擊TN+TS選項；樣品形態欄中有液體、氣體、固體三種選項，根據方法需求設定結果單位、進樣速度、氬氣流量、最大積分時間、曲線積分起始點和終點等相關參數。保存至方法后調入此方法，用標準樣品來制作校正曲線，考慮到成本及標準物質的穩定性，三種形態的標準曲線都用液體的標準樣品來綁定。在選用的方法下，編輯標準物質的濃度、進樣量、重復次數后，開始測量，按標準樣品的濃度從低到高依次測量，根據標準樣品的測量積分翻倍情況來制作曲線。所有濃度標準樣品測量完成后，若擬合曲線的擬合系數≥0.995即可完成擬合到方法，再完成產品的化驗[1]。

(3)標樣的測量。選擇與樣品濃度相近的標樣濃度，在需要進行測量的曲線下按照樣品分析的方式測量標樣，測出實際濃度的標樣與標準濃度值相除，得出曲線的轉化率，在計算樣品結果時需要參與計算，也可在方法中更改日校正因子，以對此時曲線狀態進行校正。

(4)樣品的測量。根據樣品的形態選擇正確的測量方法，在選擇校正曲線時，應當盡量選擇與被測樣品相接近的曲線和標準物質進行分析，可以增加樣品分析的準確性。①氣體進樣。用氣體取樣針筒從氣袋中取10 mL樣品(可根據樣品含量的大小選擇進樣量，以防樣品含量過大導致裂解管積碳)，放置自動進樣器上，調節正確的進樣速度。進樣針插入燃燒管后再點擊軟件中的“開始測量”，重復進樣，平行樣品間的RSD值應小于等于5。②液體進樣。用注射器取20 μL的樣品，拉桿要向反向移動拉出一段行程，避免取樣針頭內的氣體在取樣針里面插入焚燒管后蒸發，來干擾產品化驗結果。放置自動進樣器上，緩慢進樣，進行平行樣品的測量。當液態標樣的化驗分析時，很容易會被污染掉的，絕大多數污染品都容易被溶解過，同時部分液態樣有非常強的易揮發和易吸潮性，今后在分析液體或者液態樣品時候，應把這些污染因素考慮其中。對于微量硫氮的樣品，所有的器具、注射器等工具都應保持干凈不被污染，且使用前應得到充分置換和潤洗；遇到容易揮發和吸水的SN氧化物，進樣之前分析品需要冷處理，有需要時注射的設備也要冷卻處理，同樣要儲存在密封密閉的容器內，否則很容易帶來化驗結果的偏差和波動。③固體進樣。固體進樣前應對進樣舟進行煅燒，以用來除去進樣舟上的雜質和水分。對于黏稠的油樣，應在天平上稱量出質量，將重量輸入軟件中用于計算。對于流動性較好且含量較大的油品也可通過體積進樣5 μL，通過樣品密度計算出重量輸入到軟件中計算含量。對于含量超出曲線范圍的樣品，應進行適當倍數的稀釋后進行分析。在固體進樣中應及時打開帕爾貼用于冷卻進樣舟溫度，以確保樣品在進到燃燒爐中減少揮發。在固體進樣中易出現樣品爆燃的現象，該現象的出現會使最終結果偏小，因此可以適當減少載氣流量以消除此現象的發生。

(5)關機。斷開檢測儀器主機電源，進樣器的電源。60 s后將氧供氣瓶和氬供氣瓶總閥關掉，打開氧氣和氬氣的分路閥門，調整溫控設備的溫度為200 ℃，等到整體設備溫度到達室溫后再關掉燃氣設備的主機，點擊關閉按鈕，退出軟件，關閉計算機電源。

(6)日常操作中注意事項。①在拿到未知樣品的時候應該根據樣品的流動性、顏色、雜質情況以及氣味初步判斷樣品含量的大小(流動性好的樣品可用液體方法測量，流動性差顏色發黃的樣品應選用固體的方法測量，組分較輕以揮發樣品需用冰箱或冰進行降溫以便進樣針進行抽取，樣品味道較臭時證明硫含量較大等)，從而選擇合適的方法及曲線進行樣品測量。②根據樣品含量選擇正確的進樣針，若含量較大時，為了使樣品充分燃燒，可以適當減少進樣量。而后根據進樣量的大小選擇進樣針的量程，以減少進樣針殘留對結果的影響。在測量樣品前應充分潤洗進樣針，盡可能減少大含量樣品對小含量的影響。在對小含量的樣品測量時，應確保進樣量準確，排除進樣針內的氣泡。③在進行固體進樣時，應使進樣舟通過帕爾帖充分冷卻后再進行下次進樣。就Elab9100這臺儀器來說，在固體方法下，開始測量后，應在大概22 s后再進行進樣以確保最大程度地減少樣品的揮發。④標準樣和液態品分析前，第一步選定對應標準樣形態的公式，第二步選擇標樣和液體產品的模式，第三步單擊“開始測量”按鈕讓空取樣器進一次樣，把取樣的小推桿停到相應的行程上，最后開始進入樣品分析。⑤每次進樣針要放在相同位置，從而保證數據良好的重復性。⑥取樣針進入標樣以后不要一直放置在進樣墊上，否則可能會使得進樣器堵塞，減少進樣針的使用長度。⑦全新或者一年以上沒有使用過的取樣器、進樣舟應該先放到燃燒管里面焚燒1 min以上，然后把標樣取出來，第二次放到燃燒管中焚燒，直到取樣器和進樣舟的空白波段完全清除。⑧化驗過程中，送樣品的速率要均勻和緩慢，以防石英管的內壁有結碳，把雜質帶到后面的干燥器和反應室。⑨一般標樣保質期為一年，應保存在低溫冷藏箱中，以延長其使用壽命。⑩在不漏氣的情況下，在分析過程中如果聞到臭氧的味道時，應及時更換除臭氧的裝置。

2.3 日常檢查及維護

(1)經常檢查氣路。長時間的使用和暴露空氣中，容易導致氣路軟管老化、變硬，導致儀器漏氣，氧氣和氬氣外泄，影響分析結果，而且氣路壓力過大，漏氣后存在較大的安全隱患。應該每日進行巡檢，發現氣路老化、接觸頭不牢固的情況，應及時關閉氣路進行更換軟管及接頭。

(2)經常檢查過濾膜。由于不正確的進樣手法，進樣速度過快、樣品含量較高或者分析溫度不足都可能導致樣品的不完全燃燒，導致裂解管末端、玻璃彎管以及過濾膜中積碳，影響分析結果，使分析結果偏大，導致結果重復性差，應及時更換新的過濾膜。

(3)經常檢查儀器參數。此檢查項應在做樣前進行，日常應及時檢查儀器參數中的流量及壓力，只有在正常的儀器狀態下，才能保證分析數據的準確性和重復性。

(4)固定頻次檢驗裂解管的運行狀況。固定頻次檢驗裂解管的運行狀況，發現裂解管的內壁有變薄和變色的情況，當使用周期越來越長，某些樣品中夾雜著無機鹽和雜質，都會影響裂解管的壽命，應及時發現及時處理更換新的裂解管，以防安全隱患的存在。越是含量微量的樣品，對反應裂解管的要求就越高，裂解管的內壁變薄和變形，會導致型號輸出不穩定，靈敏度減小，分辨曲率有變化[2]。

(5)定期檢驗裂解管器的出口端。定期檢驗裂解管器的出口端有誤積碳的問題，如果裂解管里面有積碳的問題，把純氧氣在高溫下導入就會燃燒燒掉積碳，如果管線里面有積碳，要把管線換掉。

2.4 出現問題及處理辦法

(1)儀器沒有顯示，風扇不轉動。打開電源開關，沒有顯示，風扇也不轉動。應該檢查插座電源是否有電、檢查保險絲是否完好。

(2)爐溫顯示不正常。一般有四種原因：主機電源未接通、熱電偶短路、固定繼電器斷路、溫控部件故障。

(3)儀器沒有信號。進樣后，儀器沒有信號響應，一般有五種原因：一是鋅燈不亮；二是光電倍增管沒有高壓；三是氣路末端漏氣；四是氣體流量不足；五是光電倍增管可能斷裂。

(4)樣品積分值下降。一般情況下，相同樣品量的已知標準樣品積分數下降有三種原因：一是反應室臟了；二是光照強度不夠；三是可能漏光。

(5)基線不穩定或重復性不好。當儀器出現基線不穩的情況，很大可能是儀器裂解管末端以及氣路中積碳導致，此時，若裂解管中有積碳沉積，可以將末端反推入爐內進行燃燒，或者將氧氣與氮氣反接進行反吹。消除積碳后，基線恢復正常。

(6)轉化率達不到要求。如果在儀器處于正常狀態且標樣及進樣手法正確的情況下，可以考慮紫外燈的衰減，可以按照轉化率更改校正因子或者重新建立曲線。

(7)儀器壓力降低或升高。當儀器壓力升高時，玻璃彎管積碳、過濾膜積碳過多都可以導致此種情況，應更換積碳的玻璃彎管及過濾膜，更換后的玻璃彎管去馬弗爐中煅燒處理。

當儀器壓力降低時，應先檢查系統各個連接部位的氣密性，如：氣密性是否良好、檢查隔墊是否由于進樣次數過多、過濾膜是否被燒穿，是否更換隔墊、過濾膜(新更換的隔墊可能會導致標樣結果不準確，重復進樣直至標樣結果重復性良好再進行樣品分析)[3]。

3 結語

埃蘭Elab9100是煉化企業分析化驗室使用率極高的硫氮元素含量分析儀器。針對此儀器，本文介紹了儀器的使用方法和日常維護以及可能出現的幾種狀況及其處理方法。對化驗儀器的標準化操作和定期維護保養，一方面可以讓石油化工企業化驗中心提高分析效率，降低時間成本；另一方面可以大幅提升檢測儀器的使用周期，減少化驗標樣和耗材的消耗，降低成本。