專利名稱：：工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及氣體分析裝置，特別涉及一種工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：鋼鐵企業(yè)的煤氣分為三種轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)、焦?fàn)t煤氣(COG)和高爐煤氣(BFG)，它們分別是煉鋼、煉焦和煉鐵的副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品可以作為能源加以回收利用，以達到環(huán)保節(jié)能的目的。鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的三種煤氣在組分含量和熱值上與人工煤氣不同，其組分主要包括CO、C02、H2、02、N2、CH4、C2H2、C2H6，在不同種類的煤氣中，組分含量不盡相同。在鋼鐵企業(yè)，一般是根據(jù)這三種煤氣的組分含量及熱值，按比例調(diào)配作為能源供給軋鋼的均熱爐等生產(chǎn)線使用。由于各種煤氣的組分和熱值數(shù)據(jù)是進行調(diào)配供氣總熱值的依據(jù)，故在調(diào)配前，要對各種煤氣的組分和熱值數(shù)據(jù)進行分析，而且對分析數(shù)據(jù)的可靠性要求很高。目前，氣相色譜法應(yīng)用于人工燃氣分析已相當(dāng)普遍，包括利用氣相色譜儀填充柱分離技術(shù)測定人工燃氣的組分含量。但利用填充柱分離技術(shù)測定焦?fàn)t煤氣的組分含量不具有良好的分析可靠性，滿足不了能源調(diào)配的要求。近幾年隨著毛細管柱分離技術(shù)的迅猛發(fā)展，毛細管柱氣相色譜儀已應(yīng)用于石化和人工煤氣行業(yè)，其分析裝置適合人工燃氣的分析，已成為標(biāo)準(zhǔn)的分析裝置，現(xiàn)有技術(shù)的一種毛細管柱氣相色譜分析儀的閥路系統(tǒng)如圖1所示，它包括定量管1、十通閥2、預(yù)分離柱3、進樣口4、PQ色譜柱5、六通閥6、5A分子篩色譜柱7和檢測器(TCD)8。十通閥2的第7接口接通氣源，定量管1連接在十通閥2的第8接口和第l接口之間，預(yù)分離柱3連接在十通閥2的第2接口和第5接口之間，進樣口4的進口連通十通閥2的第6接口，進樣口4的出口連通PQ色譜柱5的進口，PQ色譜柱5的出口連通六通閥6的第5接口，5A分子篩色譜柱7連接在六通閥6的第3接口和第4接口之間，檢測器(TCD)8連通六通閥6的第2接口。上述現(xiàn)有技術(shù)毛細管柱氣相色譜儀閥路系統(tǒng)的分析流程是載氣從十通閥2的第7接口進入十通閥2后，從第8接口出來，將定量管內(nèi)事先取好的待分析氣體試樣經(jīng)定量管定量釋放，又從第1接口進入十通閥2，從十通閥2的第2接口出來進入預(yù)分離柱3，經(jīng)預(yù)分離柱3預(yù)分離后從第5接口再進入十通閩2，并由第6接口出來，經(jīng)進樣口4流入PQ色譜柱5，在此PQ色譜柱5內(nèi)，分離C02、C2H4等，未經(jīng)分離的H2、02、N2、CH4等組分率先流出，經(jīng)六通閥6的5—4接口流入5A分子篩色譜柱7。待H2等混合試樣完全流出PQ色譜柱5并進入5A分子篩色譜柱7后，六通閥6切換，將H2等封閉在六通閥6的4一3接口之間的5A分子篩色譜柱里，此時分離后的C02等組分流出PQ色譜柱，經(jīng)六通閥6的5—6—1一2接口流入檢測器(TCD)8進行逐個檢測。當(dāng)C02等組分檢測結(jié)束后，六通閥6再次切換，將原先封在5A分子篩柱內(nèi)的H2等氣體分離并經(jīng)六通閥6的3—2接口流出，進入檢測器(TCD)8進行逐個檢測。由圖l可知用于分離C02、C2H4、C2H6的PQ色譜柱5處在進樣口4和六通閥6之間，在試樣流經(jīng)的路線上，C02組始終是先出峰，即出峰順序是C02、C2H4、C2H6、H2、02、N2、CH4、CO，見圖2。按照現(xiàn)有技術(shù)毛細管柱氣相色譜儀閥路系統(tǒng)檢測焦?fàn)t煤氣(COG),測試結(jié)果如表l所示，高爐煤氣(BFG)和轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)高含量組分的測試結(jié)果如表2所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表l、表2和圖2可見，焦?fàn)t煤氣的氫氣峰和氧氣峰分離效果不佳，氧氣峰容易被忽略；三種煤氣中高含量組分(H2、N2、CO)的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值之差雖然在允許差的范圍內(nèi)，但有較大的偏離，甚至有超出允許差的現(xiàn)象發(fā)生；焦?fàn)t煤氣中的氧氣相對標(biāo)準(zhǔn)偏差比較大，有數(shù)據(jù)超出鋼鐵企業(yè)規(guī)定的精度管理控制范圍?？梢?，在此條件下數(shù)據(jù)的可靠性不能滿足用戶的要求。根據(jù)色譜分離理論基礎(chǔ)可知，表征色譜柱分離效果的參數(shù)是塔板高度H，它與載氣流速的關(guān)系如下述Giddings方程所示H=A/(l+E/u)+B/u+Cu式中u…載氣流速mL/min;A…渦流擴散項；B…分子擴散項；c…流動相對傳質(zhì)的阻力E…峰展寬常數(shù)H…塔板高度(柱效高度)進樣后，在現(xiàn)有技術(shù)的閥路系統(tǒng)狀況下，由于分離C02、C2H4、(:21"16組的PQ色譜柱處于路徑上，所以該組分先出峰，在PQ色譜柱工作時，H2、02、N2組封于5A分子篩色譜柱內(nèi)，也就是說5A分子篩柱內(nèi)載氣被切斷，流速趨向0(即u—0)，那么根據(jù)Giddings方程，其中A/(l+E/u)—0,Cu—0,B/u增大，致使5A分子篩柱效高度H增大，H越大，其柱效能就越低，即色譜柱的分離效率降低。另外，對于焦?fàn)t煤氣來說，高含量的氫氣峰有拖尾現(xiàn)象，緊跟其后流出的氧氣峰由于含量低而峰型小，緊貼著氫氣峰，保留時間相差無幾，在5A分子篩色譜柱內(nèi)的一個個組分向周圍空間擴散，相鄰兩組分的邊界重新混合，原先連續(xù)的遷移和再平衡過程(梯度平衡狀態(tài))被破壞，需重新建立平衡，從而導(dǎo)致高含量的氫氣和低含量的氧氣相互干擾，影響分離效果，致使它們的分析準(zhǔn)確度和精度下降。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的，在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種有利于提高各氣體組分的分離效果的工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該氣相色譜儀閥路系統(tǒng)，包括定量管、十通閥、進樣口、PQ色譜柱、六通閥、5A分子篩色譜柱、檢測器，其中所述的十通閥的第7接口接通氣源，定量管連接在十通閥的第8接口和第l接口之間，PQ色譜柱連接在十通閥的第2接口和第5接口之間，進樣口的進口連通十通閥的第6接口，5A分子篩色譜柱連接在六通閥第3接口和第4接口之間，檢測器連通六通閥的第2接口。所述的進樣口通過毛細管柱直接連通六通閥的第5接口。本實用新型工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)由于采用了以上技術(shù)方案，使其與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和特點1、高含量組分的分析可靠性明顯提高，三種煤氣高含量組分及COG的02組分無論是在準(zhǔn)確度方面還是精度方面都提高了0.5-2倍；高爐、轉(zhuǎn)爐、焦?fàn)t煤氣高含量組分的標(biāo)準(zhǔn)偏差均在0.10%左右，遠遠低于文獻報道的2%，可為按比例調(diào)配成混配煤氣提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2、焦?fàn)t煤氣中的氫氣和氧氣的分離效果有明顯的改善。3、由于提高了分析數(shù)據(jù)的可靠性，有助于能源精確調(diào)配，節(jié)約能源，滿足冶金企業(yè)精益生產(chǎn)的需求。圖1為現(xiàn)有技術(shù)氣相色譜儀閥路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為釆用現(xiàn)有技術(shù)氣相色譜儀閥路系統(tǒng)時焦?fàn)t煤氣的出峰順序示意圖；圖3為本實用新型氣相色譜儀閥路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖4為采用本實用新型氣相色譜儀閥路系統(tǒng)時焦?fàn)t煤氣的出峰順序示意圖。具體實施方式參見圖3，本實用新型工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)，包括定量管1、十通閥2、進樣口4、PQ色譜柱5、六通閥6、5A分子篩色譜柱7和檢測器(TCD)8。十通閥2的第7接口接通氣源，定量管l連接在十通閥2的第8接口和第l接口之間，PQ色譜柱5連接在十通閥2的第2接口和第5接口之間，進樣口4的進口連通十通閥2的第6接口，進樣口4的出口通過一根毛細管柱直接連通六通閥6的第5接口，5A分子篩色譜柱7連接在六通閥6的第3接口和第4接口之間，檢測器(TCD)8連通六通閥6的第2接口。PQ(又稱PorapakQ)色譜柱是鍵合聚苯乙烯-二乙烯苯毛細管色譜柱，屬聚苯乙烯型色譜固定相，耐25(TC高溫，用于分離C02、C2H4、C2H6等烴類化合物，其規(guī)格是長30m，外徑0.53mm，粒徑40um。5A分子篩色譜柱是三氧化二鋁和二氧化硅等共聚物，多孔性物質(zhì)，比表面積大，在氣相色譜中作為固定相的顆粒狀固體吸附劑，極性色譜柱的一種。5A表示孔徑。用于分離H2、02、N2、CH4和C0等氣體，其規(guī)格是長30m，外徑0.53mm，粒徑25um。本實用新型考慮到H2、02、N2(H2組)分子量較小，易逃逸，且封在色譜柱內(nèi)有8分多鐘，它們的含量易發(fā)生變化，致使準(zhǔn)確度及精度下降。而032、C2H4、C2H6(C02組)分子量相對較大，悶在色譜柱內(nèi)不足6分鐘，時間較短，分離效能的降低不及H2組明顯，將它們封在柱子里，使易逃逸的氫氣等先出峰，即氫、氧、氮氣這一組先出，在保證C02組的分析可靠性下，以提高它們的分離效果，及氫氣和氧氣等組分測定的可靠性。本實用新型通過將現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置在十通閥處的預(yù)分離柱去掉，代之以用于分離C02、C2H4和C2H6的PQ色譜柱，而在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置PQ色譜柱的地方代之以毛細管柱。從而使煤氣組分的出峰順序發(fā)生變化。本實用新型儀閥路系統(tǒng)的分析流程如下載氣從十通閥2的第7接口進入十通閥2后，從第8接口出來，將定量管內(nèi)事先取好的待分析氣體試樣經(jīng)定量管定量釋放，又從第l接口進入十通閥2，從十通閥2的第2接口出來流入PQ色譜柱5，未經(jīng)分離的H2、02、N2、CH4等組分率先流出，完全流出后，十通閥2切換，將C02等組分鎖定在連接在十通閥2的2-5接口之間的PQ色譜柱5內(nèi)，流出的H2等經(jīng)六通閥6的5-4接口流入5A分子篩色譜柱7，分離后，從六通閥6的3-2接口流出進入檢測器(TCD)逐個檢測，待檢測完畢，六通閥6和十通閥2切換，將原先鎖在PQ色譜柱內(nèi)的C02等組分分離，經(jīng)十通閥2的5-6接口、六通閥6的5-6-1-2接口進入檢測器(TCD)逐個檢出。采用本實用新型儀閥路系統(tǒng)時，三種煤氣的出峰順序如圖4所示，依次為H2、02、N2、CH4、CO、C02、C2H4、C2H6。將圖4與圖2比較可見，采用本實用新型儀閥路系統(tǒng)，&和02的分離效果明顯提高，02的峰面積有所提高，有利于積分的準(zhǔn)確。本實用新型適合鋼鐵企業(yè)的特殊煤氣組分測試，可在國內(nèi)外能源利用和煉鋼煉鐵生產(chǎn)的同類企業(yè)中推廣應(yīng)用。權(quán)利要求1、一種工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)，包括定量管、十通閥、進樣口、PQ色譜柱、六通閥、5A分子篩色譜柱、檢測器，其特征在于所述的十通閥的第7接口接通氣源，定量管連接在十通閥的第8接口和第1接口之間，PQ色譜柱連接在十通閥的第2接口和第5接口之間，進樣口的進口連通十通閥的第6接口，5A分子篩色譜柱連接在六通閥第3接口和第4接口之間，檢測器連通六通閥的第2接口。2、如權(quán)利要求1所述的工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)，其特征在于-所述的進樣口通過毛細管柱直接連通六通閥的第5接口。專利摘要一種工業(yè)煤氣用氣相色譜儀閥路系統(tǒng)，包括定量管、十通閥、進樣口、PQ色譜柱、六通閥、5A分子篩色譜柱、檢測器(TCD)和相應(yīng)連接管路，其中的PQ色譜柱連接在十通閥的第2接口和第5接口之間，進樣口通過一根毛細管柱直接連通六通閥的第5接口。本實用新型用于分析工業(yè)煤氣特別是轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣，各種煤氣中的高含量組分的分析可靠性明顯提高，焦?fàn)t煤氣中的氫氣和氧氣的分離效果明顯改善，有助于能源精確調(diào)配，節(jié)約能源，滿足冶金企業(yè)精益生產(chǎn)的需求。本實用新型適合鋼鐵企業(yè)的特殊煤氣組分測試，可在國內(nèi)外能源利用和煉鋼煉鐵生產(chǎn)的同類企業(yè)中推廣應(yīng)用。文檔編號G01N30/20GK201000447SQ200720066229公開日2008年1月2日申請日期2007年1月11日優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日發(fā)明者盧耒發(fā),晗王,邵宇烽,陳海嵐申請人:寶山鋼鐵股份有限公司