在線分析工業色譜儀中,用對組分有特定分離功能的單柱(預分離柱、主分離柱、反吹柱)hefajianzuchengyigexitong,chengweisepufenlixitong。youchengxukongzhiqigenjuyuxianshedingdedechengxulaikongzhisepuzhuxitongdefenliguocheng,shixianduigongyiyangpindequanfenxihuozhemouxietedingzufendefenxi,womenchengzhiweizhuqiejishu。fajianyoukaidaoguandeshijianwomendingyiweichuangkoushijian。zaisepuzhuyidingdeqingkuangxia,zhuqiejishudeshixian,juedingyuhelidefajiandongzuochuangkoushijian。shezhihelidefadongzuochuangkoushijianjuyouyixiayoudian:
1、 除去有害組分防止色譜柱劣化,保護分離柱和檢測器; 2、 切除保留時間長的無用組分,縮短分析周期; 3、 除去影響小峰的無用大峰,改善分離; 4、 提高分析性能; 5、 將一個複雜的應用分解為若幹簡單應用,提高了可靠性和易維護性。
一:儀表現狀
到目前,我單位西門子MAXUM edition Ⅱ在線色譜儀在烯烴聯合裝置(包括碳四、芳烴、苯乙烯等重碳工藝裝置)已經平穩運行了3年的時間。而以上裝置的工藝樣品幾乎都為C4~C9之zhi間jian的de重zhong組zu分fen,這zhe自zi然ran增zeng加jia了le色se譜pu分fen析xi過guo程cheng中zhong色se譜pu柱zhu分fen離li負fu擔dan。在zai一yi次ci檢jian修xiu中zhong我wo們men發fa現xian這zhe些xie裝zhuang置zhi的de色se譜pu柱zhu出chu現xian了le不bu同tong程cheng度du的de劣lie化hua現xian象xiang。從cong而er導dao致zhi了le色se譜pu的de分fen離li效xiao果guo變bian差cha,出chu現xian平ping頭tou峰feng、重複性不好等一係列問題。如下圖所示,這是一台用於MTBE/丁烯—1裝置,分析1-Butene產品中雜質的西門子色譜儀譜圖。
1-Butene產品中的雜誌包括:Isobutane、Butane、Isobutene、Tra-2-butene、Cis-2-butene、1,3-butadiene。而由於閥動作窗口時間長期設置不當,濃度為99%丁烯-1產品長期進入主分離柱,導致色譜柱劣化速度過快,出現圖中所示的譜圖:
- 1區域內Isobutane出峰偏小;
- 2區域內出現平頭峰形;
- 3區域內不出峰,Tra-2-butene、Cis-2-butene、1,3-butadiene示值為零。
二:調整窗口時間
這就需要我們重新調整閥動作窗口時間,在調整之前我們需要確認色譜的出峰順序,已知待測的丁烯-1產品中的含有組分及出峰順序如下圖所示:
第一窗口時間用於分析Isobutane,如果窗口靠後無用組分Butane或者1-Butene將進入色譜柱,對分析和柱功能造成影響;
第二窗口時間用於分析最後三個組分,窗口過前造成Isobutene或者1-Butene進入色譜柱,而且將後麵的組分1,3-BD切除,造成色譜示值偏小或者不出峰,窗口過後造成Tra-2-butene被切除。
於是我們重新調節閥動作窗口時間,如下表所示:
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第一窗口時間(s) |
第二窗口時間(s) |
|||
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CL1_ON |
CL1_OFF |
CL1_ON |
CL1_OFF |
|
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調節前 |
176 |
186 |
195 |
235 |
|
調節後 |
164 |
180 |
200 |
230 |
表1 窗口時間調整前後
窗口時間經過調整後,出峰情況如圖3所示,但是由於第二窗口時間有些靠前,想要被切除的1-Butene進入主分離柱的量過大,造成色譜出峰的最大幅值達到了3.5到4.0之間,為了避免長此以往造成主分離柱和檢測器負荷過大,我們要繼續試驗性的調整第二窗口時間,將CL1_ON的時間後移,如下表所示:
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時間一(s) |
時間二(s) |
時間三(s) |
時間四(s) |
|
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CL1_ON |
200 |
203 |
205 |
207 |
|
CL1_OFF |
230 |
230 |
230 |
230 |
表2 CL1_ON時間調整
1:閥開窗口時間調整
將色譜在四個試驗時間點上的譜圖進行疊加並且進行局部放大,如圖4所示,通過對比出峰麵積發現隨著CL1_ON時間的後移,1-Butene的進樣幅值逐漸減小,當其進樣幅值減小到0.4左右時(如圖4中譜圖2所示),後麵Tra-2-butene的出峰麵積基本沒有變化,但是當其幅值減小到0.1左右時(如圖4中譜圖3所示),Tra-2-butene的峰麵積顯著下降,所以合適的第二窗口CL1_ON時間為第203秒,這個時間使1-Butene的進樣量減小了近10倍,能夠保護主分離柱,可有效的延長柱齡,提高色譜柱的分離性能。
2、閥關窗口時間調整
不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)閥(fa)開(kai)時(shi)間(jian)對(dui)色(se)譜(pu)柱(zhu)的(de)進(jin)樣(yang)和(he)分(fen)離(li)性(xing)能(neng)有(you)影(ying)響(xiang),閥(fa)關(guan)時(shi)間(jian)的(de)設(she)置(zhi)對(dui)色(se)譜(pu)分(fen)離(li)的(de)影(ying)響(xiang)也(ye)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),一(yi)般(ban)認(ren)為(wei),隻(zhi)要(yao)設(she)置(zhi)正(zheng)確(que)的(de)閥(fa)開(kai)時(shi)間(jian),保(bao)證(zheng)需(xu)要(yao)分(fen)析(xi)樣(yang)品(pin)和(he)被(bei)切(qie)除(chu)樣(yang)品(pin)的(de)進(jin)樣(yang)量(liang),而(er)且(qie)這(zhe)些(xie)需(xu)測(ce)量(liang)組(zu)分(fen)之(zhi)後(hou)沒(mei)有(you)需(xu)要(yao)再(zai)被(bei)切(qie)除(chu)的(de)其(qi)他(ta)組(zu)分(fen)。隻(zhi)要(yao)閥(fa)關(guan)的(de)時(shi)間(jian)不(bu)是(shi)太(tai)早(zao),不(bu)將(jiang)需(xu)測(ce)量(liang)的(de)組(zu)分(fen)切(qie)除(chu),待(dai)測(ce)樣(yang)品(pin)都(dou)已(yi)進(jin)入(ru)進(jin)入(ru)主(zhu)色(se)譜(pu)柱(zhu),閥(fa)關(guan)與(yu)否(fou)並(bing)不(bu)重(zhong)要(yao),實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)。
我們將閥CL1_OFF時間前移,設置如下表所示:
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時間一(s) |
時間二(s) |
時間三(s) |
時間四(s) |
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CL1_ON |
203 |
203 |
203 |
203 |
|
CL1_OFF |
240 |
230 |
225 |
223 |
表3 CL1_OFF時間調整
我們將4個閥關時間所出的色譜譜圖進行疊加,並且進行局部放大,其出峰情況如下圖所示:
通過仔細觀察疊加的色譜圖我們發現,在出峰周期的第420秒附近,當CL1_OFF時間設定為240秒時,殘餘的1-Butene與Tra-2-butene這兩個組分沒有完全分離,譜圖上出現重疊(如圖5中譜圖1所示),這樣就增大了在計算Tra-2-butene峰麵積時的誤差,並且影響色譜出峰的再現性。當我們把CL1_OFF時間逐漸進行調整,隨著CL1_OFF時間的前移,殘餘的1-Butene組分與Tra-2-butene的分離效果越來越好,在第223秒CL1_OFF時,這兩個組分已經能夠實現完全分離(如圖5中譜圖2所示),這樣不僅能夠準確計算Tra-2-butene的出峰麵積,而且保證了色譜分析的再現性。
這台表的閥位圖如圖6所示,我們發現當CL1閥處於ON和OFF兩個狀態時待分析樣品分別流經以下兩個通道:
CL1_ON:
載氣CAR L1→SL1_③→SL1_②→SL1_⑨→SL1_⑧→L1_1→SL1_⑤→SL1_④→CL1_⑩→CL1_①→L1-2A→L1-2B→FID;
CL1_OFF:
載氣CAR L2→CL1_②→CL1_①→L1-2A→L1-2B→FID;
我們知道,色譜柱中流動相的移動來自載氣自身的壓力,柱子的出、入口存在壓力差,色譜柱內各點的流速,受限於固定相填充物的顆粒的大小及均勻程度,若柱子出、入口壓力差過大的話,就不能得到適合柱子各點的最佳載氣流速,至使色譜柱的分離效率受到影響。
當CL1閥處於關閉狀態時,載氣CAR L1的流經通道過長,造成柱子的出、入口壓降過大,此時的載氣流速和壓力對色譜柱的分離產生了不利影響,當適當的提高CL1閥關時間,提前切換到載氣CAR L2,大大縮短了樣品的流經通道,降低了柱子的出、入口壓差,得到了合適的載氣流速,提高了分離效率。
總結
本文通過對日常維護中的經驗的總結,以範例形式說明了MAXUM edition Ⅱ在線色譜儀分析C4~C9zhijianzhongzufenyangpinshi,shezhiheshidefadongzuochuangkoushijianduizhunquefenlizufendezhongyaoxing。bingjieheshijichanshuleruhetongguotiaoshishezhiheshidefadongzuochuangkoushijian,yidadaosepuyiceliangzhunquedefangfa。tongguozhexiefangfazaiweihujitiaoshizhongdeguangfancaiyong,keyihenyouxiaodeyanchanggezhongsepuyisepuzhuzhuling,tigaosepuzhufenlixiaolvjiyibiaoshiyongshouming,baozhengleyibiaochangzhouqipingwenyunxingjiweihubeijianfeiyongdejiangdi。
參考文獻
[1] 崔福軍,邢軍.在線儀表維修工[M].北京:獨山子石油化工出版社,1997.10
[2] 王森,符清靈. 儀表工試題集在線分析儀表分冊[M].北京:化學工業出版社,2006.5
附錄:
第一作者簡介:易峰,1970年生,男,漢,大專,計算機信息管理專業,技術員,在中油石化企業儀表車間從事在線分析儀表專業20年。
第二作者簡介:劉建強,1983年生,男,漢,本科,測控技術與儀器專業,工程師,在中油石化企業儀表車間從事在線分析儀表專業5年。
聯係方式:新疆克拉瑪依市獨山子區石化公司乙烯廠儀表車間;郵編833600;
聯係人:易峰 ,手機
劉建強,手機151199965097
圖1 色譜異常出峰

圖2 色譜出峰順序

圖3 進樣偏大色譜出峰

圖4 不同閥開時間色譜出峰疊加

圖5 不同閥關時間色譜出峰疊加

圖6 色譜閥位圖


