气相色谱技术的新进展及应用.doc

气相色谱技术的新进展及应用 张胜旺 （华宇橡胶有限责任公司化验室：张胜旺）摘要：气相色谱技术室现代仪器分析的重要研究领域之一，由于其高效快速的分离特点，现在已成为物理化学分析不可缺少的重要工具，本文主要介绍了气相色谱在石油化工、环保行业中的应用。关键词：气相色谱技术、应用。一、气相色谱的发展历史：从茨维特1903年发现色谱算起，气相色谱已经有了100多年的历史，从马丁和辛格1941年提出分配色谱和1952年发明气-液色谱而获得诺贝尔化学奖也有50多年的历史了。自1952年世界上第1次创建实用气液色谱法以来，气相色谱仪作为现代分析检测仪器的代表，已发展成为一个有相当生产规模的产业，并形成了具有相当丰富的检测技术知识的学科。气相色谱法由于其具有分离效能高、分析速度快、选择性好等优点而被广泛应用于环境样品中的污染物分析、药品质量检验、天然产物成分分析、食品中农药残留量测定、工业产品质量监控等领域。随着新型气相色谱仪器、检测器、数据分析方法的出现，气相色谱的应用领域必将越来越广阔。二、 气相色谱的机构原理及特点：色相色谱仪技术的基本原理是：当气体样品通过一定的进样方式送入色谱系统后，样品中混合物的各组分在流动相（载气）的带动下，通过称为色谱柱的固定相，利用各组分在流动相中具有不同的吸附能力，当二相作相对运动时，样品中各组分就会在二相中反复多次受到上述各种作用力的作用，从而使混合物中各组分获得分离，被分离后的单一组分随载气进入检测器的系统，获得非电量转换，将化学成分转变成与其浓度成正比 的电信号，然后通过这些电信号的不同来分析样品成分。 2.1载气系统：包括气源、净化器干燥管和载气流速控制2.2进样系统：进样器和汽化室2.3色谱柱：填充柱或毛细管柱2.4检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器为常见2.5记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪2.6温度控制系统：柱室、汽化室的温度控制2.7气相色谱在石油化工行业中的应用气相色谱法的特点：三高一快一广2.8高选择性-能分离性质极为接近的物质，如：异构体、同位素2.9高效能-在很短的时间内能分离测定性质极为复杂的混合物3.0高灵敏度-微量、痕量组分，样品用量较少3.1分析速度快-样品准备好后，几分或者几十分钟即可完成分析3.2应用范围广-可广泛应用到环保，石油化工、食品、农药等方面的测定3、 气相色谱在石油化工行业中的应用在石油和石油化工行业，气相色谱技术的应用相当普及，从石油勘探、石油加工研究到生产控制和产品质量把关等。气相色谱技术之所以得到石油和石化行业分析化学家们的欢迎，是由于它的分离和定量能力以及出色的性价比，目前尚无其它类型的仪器分析技术能与之匹敌。1气体分析1.1永久性气体分析1.2进样装置：六通进样阀，应配制不同容积的定量管。1.3 poropakQ：最高使用温度200：填充柱PORAPAQ 3mm*2m并联5A分子筛：最高使用温度200 3mm*2m1.4 温度控制柱箱温度：70， 保持：20分钟， 进样口温度：150；检测器温度：250，参比流量：20ml/min，尾吹流量：2ml/min隔膜吹扫流量：4.5ml/min 永久气典型谱图（安捷伦7820A）图中1-二氧化碳，2-氧气，3-氮气，4-一氧化碳2.1 炼厂气分析：2.2 色谱柱：agilent 19095p-k25 200:50m*530um*15um HP-AL2O3/KCL石英毛细柱。2.3温度控制 ，柱温采用二阶程序升温；初始温度：70，保持：10分钟，升温速率：2/min，升到100，保持：0分钟，升温速率：25/min，终温：180，保持：10分钟，汽化温度：150 ，检测温度：2002.4气体流量控制氢气流量：30ml/min， 空气流量300ml/min，尾吹流量：25ml/min 分流比：60：1，柱流速：2.5ml/min 炼厂气典型谱图（安捷伦7820A :C2-C5）3. 氧化物含量的分析（MTBE）3.1 色谱柱：SE-30石英毛细柱。3.2温度控制 ，柱温采用一阶程序升温；初始温度60，保持5分钟；升温速率8/min,升到120，保持10分钟汽化温度：200，检测温度：200，灵敏度为3.氢气压力：0.05Mpa，空气压力：0.07Mpa，氮气压力：0.05Mpa，尾吹压力：0.05Mpa 氧化物典型谱图（GC-2001色谱仪）4. 含氧化合物的分析（甲醇、二甲醚、叔丁醇、MTBE、MSBE、TAME）4.1 色谱柱：agilent CP-PORABONDQ:50m*530um*15um石英毛细柱。4.2温度控制 ，柱温采用一阶程序升温；初始温度80，保持6分钟；升温速率15/min,升到180，保持15分钟汽化温度：240， 检测温度：240，灵敏度为4 氢气压力：0.05Mpa，空气压力：0.05Mpa 氮气压力：0.20Mpa，尾吹压力：0.05Mpa 含氧化合物典型谱图（安捷伦7820A）4、 气相色谱仪器和技术的新进展4.1国外色谱设备的更新与发展：今年来随着化工行业的飞速发展，色谱的技术也不断更新，国外色谱如美国安捷伦有在先的1790-6890-6820-7820-7890，色谱技术的分析精度也有常量到微量，数据的精确也到了1ppm，设备降温也缩短的时间。日本岛津气相色谱也根据市场的需求开发自己节能环保性色谱，该项目实施后，设备功耗将消减25%以上，达到降低成本的目标。美国布鲁克色谱仪以美观大方的触屏呈现在人的视线里，其设备能支持多种国家语言，可以连接三个进样口，设备的更新使我们感觉到了气相色谱的技术到了一个全新的世界。4.2国内色谱设备的更新与发展：由于国外色谱技术的不断跟新与发展，国内色谱也开始不断开始研发自己的色谱品牌，如北京东西电子研GC-4000A GC-4000B,样品常量重复性也达到了0.1%,可以8阶连续升温，在一些不需要做微量的分析中，是远远可以满足需求的；上海色谱仪器公司，上海仪盟科技等一些色谱根据安捷伦技术，也研制出一些属于自己的设备，配件都为安捷伦生产，使用性能和安捷伦不分上下，但价格低于安捷伦色谱，使得一些公司也不断根据自己的需求购买国内的色谱。山东枣庄滕州是一个生产色谱较多的地方，其生产的设备性能在分析常量样品时也是可以用的。5、 在线分析设备的应用：在线分析仪是指安装在生产流程装置现场能自动对原料、成品、半成品、中间产品的成分、组分进行连续地测量、分析、指示的分析仪器。常用的在线分析仪有热导式气体分析仪、电导式气体分析仪、氧分析仪、红外线气体分析仪、工业PH计、工业气相色谱仪及质谱仪、微水仪等。随着引进装置的不断出现，大量新型、先进的在线分析仪表在生产装置上得以广泛的应用。它们对原材料、半成品、中间产品及生产过程中各个环节的各类组分实施自动、连续的测量、指示，随时给操作人员提供操作依据，甚至直接进行生产控制，目前国内在用的在线分析仪有在线色谱ABB、西门子、仕富梅、在线梅特勒PH计等一些在线分析。其功能和分析优越性远远大于离线色谱分析，但由于在线分析仪要求距离取样口较短，所以要求要在装置内安装到在线分析小屋，尤其是预处理这块要求更加合理，这样代价要远远高于离线色谱。6、 结论：气相色谱技术在石油及石油化工行业的应用已相当普及，从气体分析到各种油品组成或其它项目的分析已经构建起了一个相对较为完整的体系，为行业的发展提供了良好的技术保证。未来的研究一方面需要扩展技术应用的范围，提高已有技术的效率，开发高性价比和符合标准需求的专用分析系统；另一方面在线分析的出现使得离线分析出现的种种问题不断出现，尤其在有石油气和催化剂反应的装置内必须要求在线分析，不然温度的降低使得离线分析数据误差更大，收率转化