一种快速测定乙烯裂解产物气体组分含量的方法

一种快速测定乙烯裂解产物气体组分含量的方法

聚氯乙烯是重要的化工原料，聚氯乙烯产量是我国化工生产能力和发展水平的象征。乙烯来源主要是石油系的烃类物质在高温条件下发生碳链断裂或脱氢的反应,如石脑油裂解、乙烷裂解等,生成的产物除乙烯外,还有丙烯、丁二烯等重要的化工产品及裂解汽油等副产品。由于裂解反应的复杂性,除了生成几个主要的目的产品外,在裂解气中还有许多其他气态的烃类物质,在实际生产中需要监测、分析所有组分的含量,及时根据组分含量情况调整裂解的工艺参数,使反应朝着最优化的方向进行。本文建立了一种乙烯裂解气组成的气相色谱测定方法,采用3通道并行、3检测器(1个FID、2个TCD)检测的快速多维气相色谱检测方法,用外标法和面积归一化法相结合的方式,可将这些气态烃类物质定性定量,用于乙烯裂解产物分析。1试验部分1.1测量原理采集管式裂解炉产出的裂解气,直接向气相色谱进样,采用外标法和归一化法相结合定性定量。1.2试剂材料标准气体:大连大特气体有限公司配制;复合膜集气袋。1.3gc-ms色谱条件岛津气相色谱仪GC2010,3个十通阀,1个六通阀,1个FID检测器,2个TCD检测器,GCSolution处理软件,7根色谱柱,色谱柱配置如下:以上各部分结合在一起,构成1个4阀7柱的测试系统,3通道同时独立分离分析样品。1.4空气空气流量fid通道1:载气N2,TCD2温度170℃,尾吹气N2流量8mL/min。通道2:载气N2,燃烧气H2,流量40mL/min,助燃气空气流量400mL/min,FID温度200℃,尾吹气N2流量30mL/min。通道3:载气H2,TCD1温度170℃,尾吹气H2流量8mL/min。1.5o2,2,co十通阀1和六通阀与TCD1相连,组成通道3,用于O2,N2,CO的测试;十通阀2与TCD2相连,组成通道1,用于H2的检测;十通阀3串联毛细管柱,与FID检测器相连,用于烃类物质的分离检测。1.6系统开口结构系统阀结构见图1。1.7样品采集复合膜集气袋采集管式裂解炉裂解生成的新鲜的裂解气,以裂解气将集气袋至少置换3次以上。2结果与讨论整个测试过程最重要的环节是确定气动阀的切换时间,使特定组分能够进入特定的柱子进行分离,最终流入检测器进行检测。2.1测定时间,阀表1多维色谱多通阀切换的主要功能是改变载气流动方向、进行分割、控制组分的流出顺序,从而实现组分的快速分离,整个色谱流程如图l所示,整个分析过程的关键在于精确控制4个气动阀的切换时间。通过不断试验和优化后,找准了该方法4个气动阀的最佳切换时间,阀时间表如下。TCD1(通道3):0.01minEvent(1):定量环中样品进入分析系统;0.92minEvent(-1):CO2进入MC-1后,反吹CO2以后的组分;0.78minEvent(2):CO2经阻尼管后被TCD1检测;2.5minEvent(-2):封闭的O2,N2,CH4,CO被MC-2分离后,逐一被TCD-1检测。TCD2(通道1):0.01minEvent(3):定量环中样品进入分析系统;0.55minEvent(-3):H2进入MC-3后,反吹H2后的组分。FID(通道2):0.01minEvent(4):定量环中样品进入分析系统;4minEvent(-4):苯进入MC-4后,反吹苯后的组分。2.2催化裂解气全组分分析本方法采用与标准物质对应的方法,利用保留时间,直接定性。本方法通道1,2,3分别根据标准物质进行定量,最后色谱工作站软件对3个通道上的各组分进行归一化计算,生成裂解气全组分分析报告。管式裂解炉乙烯裂解产物气相色谱分析结果见图2、图3、图4及表1。由图2、图3、图4可见:本文介绍的方法准确地给出了气动阀的切换时间,可以将乙烯裂解气各组分较好地分离。由表1可见:该方法可以直接给出乙烯裂解气全组分的定性和定量结果,分析快速简便。3检测结果的特征1)本方法通过分析过程色谱条件,找准了4个气动阀的最佳切换时间,使得各组分先后进入指定的色谱柱,有效地实现了分离。2)本方法利用阀切换技术,结合色谱工作站特点,建立了乙烯裂解气全组分分析的定性和定量计算方法,为乙烯裂解炉流出物的定性和定量分析提供数据依据。3)本方法通过阀切换和柱反吹技术,使待测组分经过3个通道7根不同色谱柱进行分离,具有分离效果好、操作简便、分析速度快等优点。检测结果可快速地分析乙烯裂解试验产物,对于调整试验方案,优化试验参数,具有重要的指导意义。柱1:PC-1,Porpack-N80/100mesh3.2mm×2.1mm×1m;柱2:MC-1,Porpack-N80/100mesh3.2mm×2.1mm×1m;柱3:MC-2,MX-13X60/80mesh3.2mm×2.1mm×2m;柱4:PC-2,Porpack-N80/100mesh3.2mm×2.1m